明 細 書 Specification
ボールねじ Ball screw
技術分野 Technical field
[0001] 本発明はボールねじに関し、特にァクチユエータ用として、例えば電動射出成形機 やプレス機械等の産業用機械に使用される比較的大型で、高荷重で使用されるボ ールねじやリニアガイド等の直動装置に関する。 TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a ball screw, and particularly for an actuator, for example, a ball screw and a linear guide that are used in industrial machines such as an electric injection molding machine and a press machine and are used at high loads. It relates to a linear motion device such as.
背景技術 Background art
[0002] 電動射出成形装置や電動プレス装置などで使用されるボールねじは、極めて大きな 負荷が作用し、比較的短 、ストロークで往復動すると 、う厳 、条件下で使用される 。そのため、軌道面における繰り返し応力による剥離寿命が問題となる。その対策と して、一般的には、ボール径をできるだけ大きくするとともに、軌道面の曲率半径をで きるだけボール径に近づけて、接触面圧を下げることで繰り返し応力値を抑え、要求 寿命を満たすことがなされて 、る。 Ball screws used in electric injection molding apparatuses, electric press apparatuses, and the like are used under severe conditions under extremely short loads and reciprocating movements with a relatively short stroke. Therefore, the peeling life due to repeated stress on the raceway surface becomes a problem. As countermeasures, in general, the ball diameter is made as large as possible, the radius of curvature of the raceway surface is made as close as possible to the ball diameter, and the contact surface pressure is lowered to suppress repeated stress values, thereby reducing the required life. It will be fulfilled.
[0003] しかし、ボールねじの場合、玉軸受けやリニアガイドとは異なり、螺旋状軌道をボール が転がるという幾何学的問題のために、滑り成分が大きい。その滑り成分の大きさに よる影響で、リード角 15度以下の一般的なボールねじにおいては、ボール直径 (D) に対する溝の断面を形成する円弧の半径 (R)の比 (RZD) 52%以下では、白色剥 離に代表されるように、かえって短寿命化してしまう、という問題があつたため、 R/D を 52%以上 54%以下とするのが通常であった。 However, in the case of a ball screw, unlike a ball bearing or a linear guide, the slip component is large due to a geometric problem that the ball rolls on a spiral track. Due to the size of the sliding component, in a general ball screw with a lead angle of 15 degrees or less, the ratio of the radius (R) of the arc that forms the cross section of the groove to the ball diameter (D) (RZD) 52% In the following, as represented by white peeling, there was a problem that the life would be shortened, so R / D was usually set to 52% or more and 54% or less.
[0004] 第 1の背景技術としては、従来の電動射出成形機やプレス機械等で使用される比 較的大型で、高荷重で使用されるボールねじは、瞬間的に高負荷が加わる短いスト ロークで使用され、更に最大負荷が作用した状態で一端停止した後、逆回転する往 復運動するという厳しい条件下で使用される。 [0004] The first background art is a relatively large ball screw used in a conventional electric injection molding machine, a press machine, etc., and a high load. It is used in the harsh condition where it is used in a rooke, and after stopping once with the maximum load applied, it moves backwards and backwards.
[0005] また、これら機械に使用されるボールねじの特徴として、機台に取り付けるボールね じの取り付け誤差が挙げられる。即ち、ボールねじと機台との間には比較的大きな取 り付け誤差が想定される。この取り付け誤差のために、ねじ軸とナットとの間に相対的 なこじりモーメントが生じ、その結果ボール間で公転速度差が生じ、ボール同士が競
り合い、衝突して損傷や摩耗、更には剥離が生じるようになる。その結果、発生した 金属粉がグリースに混入して異物として作用してねじ軸やナットのボールねじ溝 (転 走面)の早期剥離を起こすようになる。 [0005] Further, as a feature of the ball screw used in these machines, there is an attachment error of the ball screw attached to the machine base. That is, a relatively large mounting error is assumed between the ball screw and the machine base. Due to this mounting error, a relative twisting moment is generated between the screw shaft and the nut, resulting in a revolution speed difference between the balls and the balls competing with each other. They collide and collide, causing damage, wear, and even peeling. As a result, the generated metal powder mixes with the grease and acts as a foreign substance, resulting in premature peeling of the screw shaft and ball screw groove (rolling surface) of the nut.
[0006] また、封入グリースによりボール表面や転走面に油膜が形成される力 ボール同士 の衝突は凸形状と凸形状との衝突であるため、転走面とボールとの衝突(凹形状と凸 形状との衝突)と比較して油膜が形成され難ぐまた油膜切れを起こしやすぐ金属接 触が起こり易い。 [0006] In addition, a force that forms an oil film on the ball surface or the rolling surface by the encapsulated grease. Since the collision between the balls is a collision between the convex shape and the convex shape, the collision between the rolling surface and the ball (concave shape) Compared to the collision with a convex shape), it is difficult to form an oil film, and it is easy to cause a metal contact immediately after the oil film is cut.
[0007] このような不具合を解消するために、ボールと、ねじ軸のボールねじ溝及びナットの ボールねじ溝との間に予圧を与えて位置決め精度を確保するボールねじの、ボール の表面硬度をねじ軸のボールねじ溝及びナットのボールねじ溝の各表面硬度よりも 高くすることで、ボールの耐摩耗性を向上させることが行われている(特許文献 1参照 [0007] In order to eliminate such a problem, the ball surface hardness of the ball screw that secures positioning accuracy by applying a preload between the ball and the ball screw groove of the screw shaft and the ball screw groove of the nut is increased. The wear resistance of the ball is improved by making it higher than the surface hardness of the ball screw groove of the screw shaft and the ball screw groove of the nut (see Patent Document 1).
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[0008] また、ボールねじのボール、ねじ軸のボールねじ溝、ナットのボールねじ溝にニ硫 化モリブデン (MoS )の微粒子を噴射し、衝突固着させて膜厚 0. 5 m以下の潤滑 [0008] In addition, fine particles of molybdenum disulfide (MoS) are sprayed onto the ball screw ball, the ball screw groove of the screw shaft, and the ball screw groove of the nut, and fixed by collision to lubricate the film with a thickness of 0.5 m or less.
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被膜を形成し、耐摩耗性を向上させることも行われて!/ヽる (特許文献 2参照)。 A film is also formed to improve wear resistance!
また、特許文献 2には、ねじ軸のねじ溝,ナットのねじ溝,及びボールのうちの少な くとも一つの摺接部分に、二硫ィ匕モリブデンの微粒子を噴射して衝突固着させ、厚み 寸法が 0. 5 μ m以下の潤滑剤被膜を形成したボールねじが提案されて ヽる。 In Patent Document 2, fine particles of molybdenum disulfide molybdenum are sprayed and fixed to at least one sliding contact portion of a screw shaft screw groove, a nut screw groove, and a ball. Ball screws with a lubricant coating with a dimension of 0.5 μm or less have been proposed.
[0009] 0. 5 m以下とすることで、被膜の前記摺接部分に対する固着性が向上して被膜が 剥離し難くするとともに、剥離した場合でも寸法変化を小さく抑えることができると記載 されている。 [0009] It is described that, when the thickness is 0.5 m or less, the adhesion of the coating to the sliding contact portion is improved, and the coating is difficult to peel off, and the dimensional change can be suppressed even when peeled off. Yes.
[0010] 第 2の背景技術としては、従来のボールねじの一例を図 14 (斜視図)および 15 (断 面図)に示す。このボールねじは、ボールの戻し路としてチューブを用いるチューブ 式ボールねじであり、ねじ軸 101とナット 102とボール 103とチューブ 104とで構成さ れている。図 14の符号 106はチューブ 104をナット 102に固定するチューブ押えで ある。図 15ではこのチューブ押え 106が図示されていない。 [0010] As a second background art, an example of a conventional ball screw is shown in FIGS. 14 (perspective view) and 15 (sectional view). This ball screw is a tube-type ball screw using a tube as a return path of the ball, and includes a screw shaft 101, a nut 102, a ball 103, and a tube 104. Reference numeral 106 in FIG. 14 is a tube presser for fixing the tube 104 to the nut 102. In FIG. 15, the tube retainer 106 is not shown.
ねじ軸 101の外周面とナット 102の内周面には、螺旋状の溝 111, 121が形成され ており、これらの溝 111, 121でボール 103の軌道 Kが形成されている。そして、ボー
ル 103がこの軌道 Kを負荷状態で転動することにより、ナット 102はねじ軸 101に対し て相対的に直線移動する。 Helical grooves 111, 121 are formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 101 and the inner peripheral surface of the nut 102, and the track K of the ball 103 is formed by these grooves 111, 121. And Bo When the nut 103 rolls on the track K in a loaded state, the nut 102 moves linearly relative to the screw shaft 101.
[0011] チューブ 104は略門形に形成され、その両端部が、ナット 102をなす円筒に設けた 貫通穴 122内に挿入され、軌道 Κの始点と終点を連結するように、ねじ軸 101を挟ん で斜向かいに配置されている。したがって、軌道 Κの終点に達したボール 103はこの チューブ 104を通って軌道 Κの始点に戻される。この例では、ボール循環経路 (軌道 +戻し路)を 2つ有するため、チューブ 104を 2本備えている。 [0011] The tube 104 is formed in a substantially portal shape, and both ends thereof are inserted into through holes 122 provided in the cylinder forming the nut 102, and the screw shaft 101 is connected so as to connect the start point and the end point of the track rod. It is arranged diagonally across. Therefore, the ball 103 that has reached the end point of the track を 通 is returned to the start point of the track を 通 through the tube 104. In this example, since there are two ball circulation paths (trajectory + return path), two tubes 104 are provided.
[0012] 電動射出成形機やプレス機械用のボールねじは、比較的大型で高荷重を受ける。 [0012] Ball screws for electric injection molding machines and press machines are relatively large and receive high loads.
具体的には、瞬間的に高負荷が加わり、短いストロークで使用され、最大負荷が作用 した状態で一旦停止した後に逆回転する往復運動を繰り返す。このような厳しい条件 下で使用されるため、前記用途のボールねじとしては、従来より、シングルナットで、 組み立てすきまを極僅か (ボール直径に対する比で 1Z400程度)にしたものが使用 されている。ボールねじの負荷容量を上げて寿命を長くする方法としては、ボール 10 3の直径 (D)に対する(ねじ軸 101およびナット 102の)溝 111, 121の断面円弧の半 径 (R)の比 (RZD)を、従来の 52. 0〜54. 0%よりも小さくする方法が挙げられる。 Specifically, a high load is momentarily applied, the stroke is used with a short stroke, and after resuming the rotation with the maximum load applied, the reciprocating motion that reversely rotates is repeated. Since it is used under such harsh conditions, a ball screw for the above-mentioned use has been conventionally used with a single nut and a very small assembly clearance (about 1Z400 as a ratio to the ball diameter). To increase the load capacity of the ball screw and extend its service life, the ratio of the radius (R) of the cross-section arc of the grooves 111 and 121 (of the screw shaft 101 and nut 102) to the diameter (D) of the ball 103 ( RZD) may be made smaller than the conventional 52.0 to 54.0%.
[0013] し力しながら、この方法では、従来のボールねじよりもボールと軌道をなす溝との接 触楕円の長軸が長くなつて、滑り成分が大きくなる。これに伴って、接触楕円内にお ける接線力が大きくなるため、表面起点剥離が発生したり、白色組織による内部起点 剥離が発生したりする可能性が否定できない。また、ボールねじは玉軸受等の一般 的な転がり軸受と比較して、ボールの転がり速度が遅いため、油膜が形成され難い。 よって、ボールねじで前記比 (RZD)を 52. 0〜54. 0%よりも小さくする場合には、 早期損傷に至らな 、ような対策を講じる必要がある。 However, in this method, the longer axis of the contact ellipse between the ball and the groove forming the track becomes longer than that of the conventional ball screw, and the slip component becomes larger. Along with this, since the tangential force in the contact ellipse increases, it is impossible to deny the possibility of surface-origin separation or internal origin delamination due to white texture. In addition, since the ball screw has a slower rolling speed than a general rolling bearing such as a ball bearing, it is difficult to form an oil film. Therefore, when the ratio (RZD) is made smaller than 52.0 to 54.0% with a ball screw, it is necessary to take measures to prevent premature damage.
[0014] ボールねじの潤滑特性を向上させる対策の従来例としては、以下に示すものが挙 げられる。 [0014] As conventional examples of measures for improving the lubrication characteristics of the ball screw, the following may be mentioned.
下記の特許文献 3には、電動射出成形機の駆動系に用いるボールねじの早期剥 離を防止するために、特定のグリースを用いることが記載されて 、る。 Patent Document 3 below describes that a specific grease is used to prevent early peeling of the ball screw used in the drive system of the electric injection molding machine.
下記の特許文献 4には、ボールを使用した機械部品の転がり摩擦面および滑り摩 擦面の少なくとも一部の摩擦面に、金、銀、鉛、亜鉛、スズ (Sn)、インジウム等の軟
質金属やポリ四フッ化工チレン(PTFE)やペルフルォロアルコキシフッ素榭脂(PTA )等カゝらなる微粒子を、ノズルカゝら空気とともに吹き付けて固体潤滑被膜を形成するこ とが開示されている。 In Patent Document 4 below, at least a part of the rolling friction surface and sliding friction surface of a machine part using a ball is softened with gold, silver, lead, zinc, tin (Sn), indium or the like. It is disclosed that fine particles made of carbonaceous metal, polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy fluorine resin (PTA), etc. are sprayed together with air from a nozzle cover to form a solid lubricating film. Yes.
(特許文献 2参照) (See Patent Document 2)
[0015] 第 3の背景技術としては、マシユングセンタ等の工作機械や産業用ロボットでは、回 転運動の直動運動への変換やワークテーブルなどの直進移動を円滑に行わせるた めに、ボールやローラをボールとして用いた直動装置が多用されて 、る。 [0015] As a third background art, in machine tools such as machining centers and industrial robots, in order to smoothly convert the rotational motion to linear motion and to move the linear motion of the work table smoothly, Linear motion devices using balls or rollers as balls are often used.
[0016] 図 1は直動装置の一つであるボールねじの一例を示す上面図、図 2は図 1の AA断 面図である。図示されるように、ボールねじ 1は、雄ねじ溝 3aが外周部に形成された ねじ軸 3と、雌ねじ溝 5が内周面に形成された直動体である円筒形状のナット 7と、雄 ねじ溝 3aと雌ねじ溝 5との間に介装された複数個のボール 9とから構成されている。 FIG. 1 is a top view showing an example of a ball screw which is one of linear motion devices, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along AA in FIG. As shown in the figure, the ball screw 1 includes a screw shaft 3 having a male screw groove 3a formed on the outer peripheral portion, a cylindrical nut 7 which is a linear motion body having a female screw groove 5 formed on the inner peripheral surface, and a male screw. It is composed of a plurality of balls 9 interposed between the groove 3a and the female thread groove 5.
[0017] ナット 7は、ねじ軸 3の軸線方向に沿って直線移動するものであって、円筒形であり 、一端には装置のテーブル(図示せず)等に固定するためのフランジ 11が形成され、 外周面の一部は切り欠かれて平面部 13が形成されている。ナット 7の内周面には、 雄ねじ溝 3aと同一形状、同一ピッチの雌ねじ溝 5が形成され、該雌ねじ溝 5の一端側 と他端側とを連通させて循環経路となるチューブ 15が、チューブ押え 17によって平 面部 13に固定されている。そして、チューブ 15内を通してボール 9を移送して雌ねじ 溝 5の一端側力も他端側へボール 9を循環させるように構成されている。また、ナット 7 の両端には、プラスチイック製のダストシール 19が配設され、異物が外部からナット 7 内に侵入するのを防止するようになって 、る。 [0017] The nut 7 moves linearly along the axial direction of the screw shaft 3, and has a cylindrical shape. A flange 11 for fixing to a table (not shown) of the apparatus is formed at one end. In addition, a part of the outer peripheral surface is cut away to form a flat portion 13. A female screw groove 5 having the same shape and pitch as the male screw groove 3a is formed on the inner peripheral surface of the nut 7, and a tube 15 serving as a circulation path by connecting one end side and the other end side of the female screw groove 5 is provided. It is fixed to the flat surface portion 13 by a tube presser 17. Then, the ball 9 is transferred through the tube 15, and the ball 9 is circulated to the other end side by the force on one end side of the female screw groove 5. In addition, plastic dust seals 19 are disposed at both ends of the nut 7 to prevent foreign matter from entering the nut 7 from the outside.
[0018] ボールねじ 1は上記の如く概略構成される力 ボール 9同士が衝突して騒音が発生 したり、ボール 9が損傷する。そこで、図示されるように、ボール 9とボール 9の間に保 持ピース 21を介挿するのが一般的である。例えば、図 3 (ねじ軸 3の軸線と垂直な断 面図)〖こ示すように、ボール 9とボール 9との間にボール 9との接触面 11が凹球面状 に形成された保持ピース 21が介挿入される。保持ピース 21の材質としては、 66ナイ ロン等のポリアミドやフッ素榭脂等の合成樹脂が一般的である (特許文献 5参照)。 [0018] In the ball screw 1, the force balls 9 configured roughly as described above collide with each other to generate noise or damage the balls 9. Therefore, as shown in the drawing, a holding piece 21 is generally inserted between the balls 9 and 9. For example, as shown in FIG. 3 (sectional view perpendicular to the axis of the screw shaft 3), the holding piece 21 in which the contact surface 11 with the ball 9 is formed in a concave spherical shape between the balls 9 and 21. Is inserted. As the material of the holding piece 21, a polyamide such as 66 nylon and a synthetic resin such as fluorine resin are generally used (see Patent Document 5).
[0019] 第 4の背景技術としては、電動射出成形機やプレス機械等で使用されるボールね じは、比較的大型で且つ高荷重が負荷されるものであり、瞬間的に高負荷が作用す
る短いストロークで使用され、最大負荷が作用した状態で一旦停止した後に逆回転 する (往復運動)という厳しい条件下で使用される。 [0019] As a fourth background art, a ball screw used in an electric injection molding machine or a press machine is relatively large and is loaded with a high load. The It is used under harsh conditions, such as when it is stopped with the maximum load applied, and then reverse rotation (reciprocating motion).
このようなボールねじにぉ 、ては、該ボールねじが組み込まれた装置そのものの剛 性不足により、ねじ軸とナットとの間にこじりモーメント荷重が作用することが避けられ ない。こじりモーメント荷重が作用した状態でボールねじが使用されると、ボールの公 転速度が負荷領域内で異なることとなるため、ボール戻し路(ねじ軸のねじ溝とナット のねじ溝とで形成されたボール転動路の終点力 始点へボールを送ってボールを循 環させる通路)において、ボールの詰まりが発生するおそれがある。また、ボール戻し 路内をボールが千鳥状に動きながら移動するため、ボールがボール戻し路の内面に 擦り付けられながら移動することとなる。 For such a ball screw, it is inevitable that a moment load acts between the screw shaft and the nut due to insufficient rigidity of the device itself in which the ball screw is incorporated. If a ball screw is used in a state where a twisting moment load is applied, the revolving speed of the ball will differ within the load region, so the ball return path (formed by the screw groove of the screw shaft and the screw groove of the nut) The end point force of the ball rolling path may cause clogging of the ball in the path where the ball is circulated by sending it to the start point. Further, since the ball moves while moving in a staggered manner in the ball return path, the ball moves while being rubbed against the inner surface of the ball return path.
[0020] さらに、このようなボールねじは、負荷容量を上げるために、ねじ軸の径に対してボ 一ルの径が大きく設計されている。したがって、ボールの径が大きくなるに伴ってボ ールの運動エネルギーも大きくなるため、ボールがボール戻し路に及ぼす影響も大 きくなる。 Furthermore, such a ball screw is designed such that the diameter of the ball is larger than the diameter of the screw shaft in order to increase the load capacity. Therefore, as the ball diameter increases, the kinetic energy of the ball also increases, and the influence of the ball on the ball return path increases.
ボール戻し路の内面に過大な力で擦り付けられながらボールが運動すると、ボール 戻し路の内面に摩耗や剥離が生じ、ボールの循環不良が生じるおそれがある。また 、その摩耗粉や剥離粉が異物として作用するため、ねじ溝やボールに早期剥離が生 じて、ボールねじが短寿命となるおそれもある。 If the ball moves while being rubbed against the inner surface of the ball return path with an excessive force, the inner surface of the ball return path may be worn or peeled off, resulting in poor circulation of the ball. In addition, since the wear powder and peeling powder act as foreign matters, early peeling occurs in the thread groove and the ball, and the ball screw may have a short life.
[0021] このような問題の対策として、前述のボール戻し路に相当する循環チューブの内面 粗さを算術平均粗さで 0. 2 mRa以下としたボールねじが提案されている。このよう な構成から、循環チューブの内面とボールとの接触に伴う金属粉等のゴミの発生が 抑制されるので、ねじ溝とボールとの間に入り込む異物の量を抑制することができる。 (特許文献 6参照) [0021] As a countermeasure against such a problem, a ball screw has been proposed in which the inner surface roughness of the circulation tube corresponding to the above-described ball return path is an arithmetic average roughness of 0.2 mRa or less. With such a configuration, the generation of dust such as metal powder accompanying the contact between the inner surface of the circulation tube and the ball is suppressed, so that the amount of foreign matter entering between the thread groove and the ball can be suppressed. (See Patent Document 6)
[0022] さらに、前述のボール戻し路に相当する循環部材を固体潤滑剤で構成したボール ねじが開示されている。このようなボールねじは、潤滑油やグリース等による通常の潤 滑が困難な環境下で好適に使用可能である。(特許文献 7参照) [0022] Furthermore, a ball screw is disclosed in which a circulating member corresponding to the above-described ball return path is formed of a solid lubricant. Such a ball screw can be suitably used in an environment where normal lubrication with a lubricating oil or grease is difficult. (See Patent Document 7)
特許文献 1 :特開 2000— 346162号公報 Patent Document 1: JP 2000-346162
特許文献 2 :特開 2004— 60742号公報
特許文献 3:特開 2001—49274号公報 Patent Document 2: JP 2004-60742 A Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2001-49274
特許文献 4:特開平 6 - 109022号公報 Patent Document 4: Japanese Patent Laid-Open No. 6-109022
特許文献 5 :特開平 11 315835号公報 Patent Document 5: Japanese Patent Laid-Open No. 11 315835
特許文献 6:特開 2004— 92787号公報 Patent Document 6: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-92787
特許文献 7:特開昭 62— 283252号公報 Patent Document 7: Japanese Patent Laid-Open No. 62-283252
発明の開示 Disclosure of the invention
発明が解決しょうとする課題 Problems to be solved by the invention
[0023] 第 1の課題としては、従来の一般的なボールねじにおいては、 RZDを 52%以上 54 %以下としているが、電動射出成形装置や電動プレス装置などでボールねじに要求 される極めて大きな負荷に対し、充分に面圧を抑えることができなくなり、その結果と して軌道面における繰り返し応力による剥離損傷 (疲れ寿命による剥離)が早期に発 生し、要求寿命を満たさなくなる、という問題があった。 [0023] As a first problem, in the conventional general ball screw, RZD is set to 52% or more and 54% or less, but it is extremely large required for a ball screw in an electric injection molding device or an electric press device. As a result, it becomes impossible to sufficiently suppress the surface pressure against the load, and as a result, peeling damage (peeling due to fatigue life) due to repeated stress on the raceway surface occurs early, and the required life is not satisfied. there were.
[0024] また、軌道面の発生面圧、繰り返し応力を充分抑えて、転がり疲れ寿命による剥離損 傷に対する充分な寿命を持たせようと、 RZDを 52%以下としたボールねじでは、軌 道面とボールの間の滑りの大きさによる影響でかえって短寿命化する、という問題が めつに。 [0024] In addition, in order to provide a sufficient life against peeling damage due to rolling fatigue life by sufficiently suppressing the generated surface pressure and repetitive stress of the raceway surface, the ball surface with RZD of 52% or less is used. The problem is that the life of the ball is shortened due to the effect of sliding between the ball and the ball.
[0025] 第 2の課題としては、通常、ねじ軸やナットのボールねじ溝は、所定の断面形状に 成形した総型砲石を回転させながら相対的に軸方向に移動させて砲石形状を転写 させて研削する総型研削仕上げされる。そのため、軸方向粗さに比べて砲石形状が そのまま転写される直角方向の面粗さはかなり粗くなり、表面粗さは 0. 3 m程度と なるのが一般的である。これに対し、ボールは、表面粗さ 0. 006 μ m程度まで仕上 げられている。そのため、特許文献 1のように、ボールの表面硬度をねじ軸のボール ねじ溝やナットのボールねじ溝の各表面硬度より高くしただけでは、ボールの損傷や 摩耗は避けられない。 [0025] As a second problem, the screw shaft and the ball screw groove of the nut are usually moved in the axial direction while rotating the general-purpose mortar formed in a predetermined cross-sectional shape, so that the mortar shape is changed. Complete grinding is performed by transferring and grinding. Therefore, the surface roughness in the perpendicular direction where the turret shape is transferred as it is compared to the roughness in the axial direction is considerably rough, and the surface roughness is generally about 0.3 m. In contrast, balls are finished to a surface roughness of about 0.006 μm. Therefore, as in Patent Document 1, damage and wear of the ball cannot be avoided simply by making the surface hardness of the ball higher than the surface hardness of the ball screw groove of the screw shaft or the ball screw groove of the nut.
[0026] また、特許文献 2では、ボール、ねじ軸のボールねじ溝、ナットのボールねじ溝に二 硫ィ匕モリブデン力もなる潤滑被膜を形成して ヽるが、潤滑被膜の剥離による寸法変 化の観点力 その膜厚を 0. 5 m以下と規定している。これは、特許文献 2のボール ねじが、予圧を付与する構成であり、高度な送り精度が要求される用途に使用される
ことに由来するが、本発明が想定する高負荷用途のボールねじにおいては、このよう な薄 、潤滑被膜では耐久面での懸念がある。 [0026] Also, in Patent Document 2, a lubricant film having a disulfide-molybdenum force is formed on the ball, the ball screw groove of the screw shaft, and the ball screw groove of the nut. Perspective power of the film The film thickness is defined as 0.5 m or less. This is a configuration in which the ball screw of Patent Document 2 applies preload and is used for applications that require high feed accuracy. In other words, the ball screw for high-load applications assumed by the present invention has a concern about durability with such a thin and lubricating coating.
[0027] 本発明は、このような従来の問題に着目してなされたものであり、ボールの損傷や 摩耗を従来よりも抑え、長寿命で信頼性の高い、特に、電動射出成形装置や電動プ レス装置などで使用される、高負荷用途に好適なボールねじを提供することを目的と する。 [0027] The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and suppresses damage and wear of the ball as compared with the conventional one, and has a long life and high reliability. In particular, the electric injection molding apparatus and the electric motor An object of the present invention is to provide a ball screw suitable for a high load application used in a press device or the like.
[0028] 第 3の課題としては、保持ピース 21は常にボール 9と接触し、滑りを生じながら循環 経路内を無限循環運動するため、保持ピース 21とボール 9との間には滑り摩擦が絶 えず生じ、ボールねじ 1の作動性を悪ィ匕させるという問題を抱えている。このような不 具合は、ボールねじ 1の他にも、ボールと保持ピースとを備える直動装置全般に起こ る現象である。 [0028] As a third problem, since the holding piece 21 always contacts the ball 9 and moves infinitely in the circulation path while causing slippage, sliding friction between the holding piece 21 and the ball 9 is completely eliminated. First of all, it has a problem of deteriorating the operability of the ball screw 1. Such a defect is a phenomenon that occurs in general linear motion devices including the ball and the holding piece in addition to the ball screw 1.
[0029] 本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、保持ピースを備える直動装 置における作動性の向上を目的とする。 [0029] The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to improve the operability in a linear motion apparatus including a holding piece.
[0030] 第 4の課題としては、前述の特許文献 6のボールねじは、金属粉等のゴミの発生が 抑制されるので、異物の嚙み込みによるねじ溝やボールの早期剥離を抑制すること はできるが、循環チューブの内面の摩耗や剥離を十分に抑制することは困難であつ た。また、特許文献 2のボールねじは、ボール戻し路の摩耗や剥離を防止する対策 は施されていない。さらに、特許文献 7のボールねじは、固体潤滑剤で構成された循 環部材の強度が高くないため、高荷重が負荷されこじりモーメント荷重が作用するよ うな条件下で使用された場合には、循環部材の破損やボールねじの機能不全が生 じるおそれがあった。 [0030] As a fourth problem, since the ball screw of Patent Document 6 described above suppresses the generation of dust such as metal powder, it suppresses the early separation of the screw groove and the ball due to the entrapment of foreign matter. Although it was possible, it was difficult to sufficiently suppress the abrasion and peeling of the inner surface of the circulation tube. In addition, the ball screw disclosed in Patent Document 2 does not take measures to prevent wear and separation of the ball return path. Furthermore, since the ball screw of Patent Document 7 is not strong enough for the circulating member made of solid lubricant, when used under conditions where a high load is applied and a moment load is applied, There was a risk of damage to the circulation member or malfunction of the ball screw.
そこで、本発明は、上記のような従来のボールねじが有する問題点を解決し、高荷 重が負荷されこじりモーメント荷重が作用するような条件下で使用されても、摩耗,剥 離等の損傷が生じに《長寿命なボールねじを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention solves the problems of the conventional ball screw as described above, and even when used under conditions in which a high load is applied and a torsional moment load acts, wear, separation, etc. It is an object of the present invention to provide a ball screw having a long life due to damage.
課題を解決するための手段 Means for solving the problem
[0031] 上記目的を達成するために、本発明は第 1の構成として以下のような構成力 なる [0031] To achieve the above object, the present invention has the following constitutional power as the first constitution.
(1)外周面に螺旋状の溝が形成されたねじ軸と、内周面に螺旋状の溝が形成された
ナットと、ねじ軸の溝とナットの溝が互いに対向して形成される軌道と、この軌道の終 点と始点を連結する戻し路と、前記戻し路内および前記軌道内に配置された複数の ボールと、を備えたボールねじにおいて、 (1) A screw shaft having a spiral groove formed on the outer peripheral surface and a spiral groove formed on the inner peripheral surface A nut, a raceway in which the screw shaft groove and the nut groove are formed to face each other, a return path connecting the end point and the start point of the raceway, a plurality of paths arranged in the return path and in the track A ball screw having a ball,
ねじ軸およびナットの少なくともいずれかは、 At least one of the screw shaft and nut
ボールの直径 (D)に対する前記溝の断面を形成する円弧の半径 (R)の比 (R/D)が 5 1. 0%以上 52. 0%未満であり、 The ratio (R / D) of the radius (R) of the arc forming the cross section of the groove to the diameter (D) of the ball is 51.0% or more and less than 52.0%,
前記ボール自身または前記ボールと接触する部品の少なくとも 、ずれかの表面に固 体潤滑剤被膜が成膜されている、ボールねじ。 A ball screw, wherein a solid lubricant film is formed on at least a surface of at least one of the ball itself or a part in contact with the ball.
[0032] また、本発明は第 2の構成として以下のような構成力もなる。 [0032] Further, the present invention has the following constitutional power as the second constitution.
(2)外周面にボールねじ溝を有するねじ軸と、前記ねじ軸の外周に嵌合され、かつ、 内周面に前記ねじ軸のボールねじ溝に対向するボールねじ軸を有するナットと、前 記ねじ軸のボールねじ溝と前記ナットのボールねじ両ボールねじ溝とで構成されるボ ール転動路と、ナットに設けられ、前記ボール転動路の一部と他の一部と連通させた 接続路と、前記接続路と前記ボール転動路とで構成される無端状に連通するボール 循環路と、前記ボール循環路内に無端状に配列するように収容された複数のボール とを備えるボールねじにぉ 、て、前記ねじ軸のボールねじ溝及び前記ナットのボール ねじ溝の各表面硬度よりも、前記ボールの表面硬度が高ぐかつ、該ボールの表面 に 1 μ m以上 5 μ m以下の膜厚で固体潤滑剤膜が成膜されて ヽることを特徴とする( 1)記載のボールねじ。 (2) a screw shaft having a ball screw groove on the outer peripheral surface, a nut fitted to the outer periphery of the screw shaft and having a ball screw shaft facing the ball screw groove of the screw shaft on the inner peripheral surface; A ball rolling path composed of a ball screw groove of the screw shaft and a ball screw groove of the nut and a ball screw groove provided on the nut, and communicated with a part of the ball rolling path and another part of the ball rolling path. A connection path, a ball circulation path constituted by the connection path and the ball rolling path, and a plurality of balls accommodated so as to be endlessly arranged in the ball circulation path; The surface hardness of the ball is higher than the surface hardness of each of the ball screw groove of the screw shaft and the ball screw groove of the nut, and 1 μm or more on the surface of the ball. A solid lubricant film is formed with a film thickness of μm or less. To (1), wherein the ball screw.
(3)前記固体潤滑剤膜が二硫ィ匕モリブデンまたは軟質金属力 なることを特徴とする 上記(2)記載のボールねじ。 (3) The ball screw as described in (2) above, wherein the solid lubricant film is made of molybdenum disulfide or soft metal force.
(4)前記軟質金属がスズ、金、銀、亜鉛、インジウム及びこれらの各合金力 選ばれ ることを特徴とする上記(3)記載のボールねじ。 (4) The ball screw according to (3), wherein the soft metal is selected from tin, gold, silver, zinc, indium, and their respective alloy forces.
(5)前記ボールの表面硬度が HRC63以上であることを特徴とする上記(2)〜 (4)の 何れか 1項に記載のボールねじ。 (5) The ball screw according to any one of (2) to (4), wherein the surface hardness of the ball is HRC63 or more.
[0033] また、本発明は第 3の構成として以下のような構成力もなる。 [0033] Further, the present invention has the following constitutional power as the third constitution.
(6)ねじ軸およびナットの少なくともいずれかは、前記溝の断面がゴシックアーク状( 半径が同じで中心が異なる二つの円弧が連結された形状)であり、ボールの直径 (D
)に対する前記溝の断面のゴシックアークを形成して 、る円弧の半径 (R)の比 (RZ D)が 51. 0%以上 52. 0%未満であり、前記ねじ軸の溝、ナットの溝、およびボール の少なくとも一つは、表面に固体潤滑剤被膜が形成されていることを特徴とする上記(6) At least one of the screw shaft and the nut has a Gothic arc cross section of the groove (a shape in which two arcs having the same radius and different centers are connected), and the diameter of the ball (D The ratio (RZ D) of the radius (R) of the circular arc is 51.0% or more and less than 52.0%, and the screw shaft groove or nut groove And at least one of the balls has a solid lubricant film formed on a surface thereof.
( I)記載のボールねじ。 (I) The ball screw described.
[0034] このボールねじによれば、ねじ軸およびナットの少なくともいずれかについて、前記 溝の断面をゴシックアーク状とし、前記比 (RZD)を 51. 0%以上 52. 0%以下とする ことで、負荷容量を大きくできる。また、これに伴って、ボールと軌道をなす溝との接 触楕円の長軸が長くなつて、滑り成分が大きくなるが、ねじ軸の溝、ナットの溝、およ びボールの少なくとも一つの表面に固体潤滑剤被膜が形成されて 、るため、良好な 潤滑特性が確保されて、早期損傷が防止される。 [0034] According to this ball screw, for at least one of the screw shaft and nut, the groove has a Gothic arc cross section, and the ratio (RZD) is 51.0% or more and 52.0% or less. , Can increase the load capacity. In addition, along with this, the long axis of the contact ellipse between the ball and the groove forming the track becomes longer, and the slip component increases, but at least one of the screw shaft groove, nut groove, and ball is increased. Since a solid lubricant film is formed on the surface, good lubricating characteristics are ensured and early damage is prevented.
[0035] (7)電動射出成形機やプレス機械用のボールねじは前記ボールと軌道の隙間が 5 μ m以上 70 m以下であるため、前記固体潤滑剤被膜の厚さを 0. 5 m以上 3. Ο μ m以下とすることで、良好な潤滑特性が得られる。 [0035] (7) Since the ball screw for the electric injection molding machine or press machine has a gap between the ball and the track of 5 μm or more and 70 m or less, the thickness of the solid lubricant film is 0.5 m or more. 3. Good lubrication characteristics can be obtained by using Ο μm or less.
(8)前記固体潤滑剤被膜としては、二硫ィ匕モリブデンまたはスズからなる被膜が例示 できる。 (8) Examples of the solid lubricant film include a film made of molybdenum disulfide or tin.
(9)前記ボール間に保持ピースが配置されていることが好ましい。 (9) It is preferable that a holding piece is disposed between the balls.
[0036] また、本発明は第 4の構成として以下のような構成力もなる。 [0036] Further, the present invention has the following constitutional power as the fourth constitution.
( 10)前記各ボールの間に介装される保持ピースと、前記直動体に形成され、前記ボ ール溝の一端側力 他端側に前記ボールを循環させる循環経路とさらにを備え、前 記保持ピースの少なくともボールと接触する面に、二硫ィ匕モリブデン、軟質金属また は高分子材料力 なる被膜が成膜されて 、ることを特徴とする上記(1)記載の直動 装置。 (10) a holding piece interposed between the balls, a force on one end side of the ball groove and a circulation path for circulating the ball on the other end side of the ball groove; The linear motion device according to (1) above, wherein a film made of molybdenum disulfide, a soft metal, or a polymer material is formed on at least a surface of the holding piece in contact with the ball.
[0037] 本発明は第 5の構成として次のような構成力もなる。 [0037] The present invention has the following constitutional power as the fifth constitution.
( I I)前記ボール戻し路の内面に、二硫ィヒモリブデン及び有機モリブデン化合物の 少なくとも一方カゝらなる固体潤滑被膜を被覆したことを特徴とする上記(1)記載のボ ールねじ。 (I I) The ball screw according to (1) above, wherein a solid lubricating film made of at least one of molybdenum disulfide and an organic molybdenum compound is coated on the inner surface of the ball return path.
[0038] (12)前記ボール戻し路を榭脂で構成したことを特徴とする上記(11)記載のボール ねじ。
(13)前記ボール戻し路を射出成形で製造された榭脂製部材で構成したことを特徴 とする上記(11)記載のボールねじ。 [0038] (12) The ball screw according to (11) above, wherein the ball return path is made of a resin. (13) The ball screw as set forth in (11) above, wherein the ball return path is formed of a resin member manufactured by injection molding.
(14)前記ボール戻し路を金属で構成したことを特徴とする上記(11)記載のボール ねじ。 (14) The ball screw according to (11), wherein the ball return path is made of metal.
(15)前記ボール戻し路を金属プレス加工で製造された金属製部材で構成したことを 特徴とする上記(11)記載のボールねじ。 (15) The ball screw as set forth in (11), wherein the ball return path is made of a metal member manufactured by metal pressing.
発明の効果 The invention's effect
[0039] 溝 R比を 51〜52%とし、ボールまたはボールと接触する表面に二硫ィ匕モリブデン、 軟質金属などの表面被膜処理による固体潤滑剤被膜を成膜したため、高荷重時の ボールと溝に作用する面圧を抑制できるとともに、ボールねじ固有の特性であるらせ ん溝であることと、溝 R比を小さくしたことにより発生する、滑り成分の増大による短寿 命の問題を接線力を抑えることにより、同時に解決でき、高荷重、長寿命なものとなる [0039] The groove R ratio was 51 to 52%, and a solid lubricant film was formed on the surface of the ball or in contact with the ball by surface coating treatment of molybdenum disulfide, soft metal, etc. The surface pressure acting on the groove can be suppressed, and the problem of short life due to the increase in the slip component that occurs due to the fact that it is a spiral groove, which is a characteristic of the ball screw, and the reduced groove R ratio is tangential. By suppressing the force, it can be solved at the same time, resulting in high load and long life
[0040] 本発明のボールねじは、ボールの表面硬度を、ねじ軸のボールねじ溝及び前記ナツ トのボールねじ溝の各表面硬度よりも高くし、更にボール表面に 1 μ m以上 5 μ m以 下の厚い固体潤滑剤膜を成膜したため、ボールの損傷や摩耗の発生をより確実に 防止でき、長寿命で信頼性の高いものとなる。 [0040] In the ball screw of the present invention, the surface hardness of the ball is higher than the surface hardness of each of the ball screw groove of the screw shaft and the ball screw groove of the nut, and further, 1 μm or more to 5 μm on the ball surface. Since the following thick solid lubricant film is deposited, damage and wear of the ball can be prevented more reliably, resulting in a long life and high reliability.
[0041] 本発明の直動装置は、ボールと接触する面に潤滑性を有する被膜が成膜された保 持ピースを介装されているため、作動不良が無ぐ長期にわたり安定して作動する。 [0041] The linear motion device of the present invention operates stably over a long period of time with no malfunction due to the holding piece having a lubricating film formed on the surface in contact with the ball. .
[0042] 本発明のボールねじは、高荷重が負荷されこじりモーメント荷重が作用するような条 件下で使用されても、摩耗,剥離等の損傷が生じに《長寿命である。 [0042] The ball screw of the present invention has a long service life due to damage such as wear and peeling even when used under conditions where a high load is applied and a moment load is applied.
図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings
[0043] [図 1]直動装置の一種であるボールねじの一例を示す上面図である。 FIG. 1 is a top view showing an example of a ball screw which is a kind of linear motion device.
[図 2]図 1の AA断面図である。 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[図 3]図 1に示したボールねじのねじ溝に沿って示す拡大図である。 FIG. 3 is an enlarged view taken along the thread groove of the ball screw shown in FIG. 1.
[図 4]保持ピースの一例を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a holding piece.
[図 5]保持ピースの他の例を示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of a holding piece.
[図 6]保持ピースの更に他の例を示す図である。
[図 7]直動装置の他の例であるリニアガイドの一例を示す斜視図である。 FIG. 6 is a view showing still another example of the holding piece. FIG. 7 is a perspective view showing an example of a linear guide which is another example of the linear motion device.
[図 8]実施例 7のトルク測定テータである。 FIG. 8 is a torque measurement data of Example 7.
[図 9]実施例 8のトルク測定テータである。 FIG. 9 shows a torque measurement data of Example 8.
[図 10]実施例 9のトルク測定テータである。 FIG. 10 shows a torque measurement data according to the ninth embodiment.
[図 11]比較例 6のトルク測定テータである。 FIG. 11 is a torque measurement data of Comparative Example 6.
[図 12]比較例 7のトルク測定テータである。 FIG. 12 is a torque measurement data of Comparative Example 7.
[図 13]この実施形態のボールねじの、ねじ軸およびナットの溝断面を示す図である [図 14]ボールねじの一例を示す斜視図である。 FIG. 13 is a view showing a groove cross section of a screw shaft and a nut of the ball screw of this embodiment. FIG. 14 is a perspective view showing an example of a ball screw.
[図 15]ボールねじの一例を示す断面図である。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of a ball screw.
[図 16]保持ピースを有するボールねじの一例を示す部分断面図である。 FIG. 16 is a partial cross-sectional view showing an example of a ball screw having a holding piece.
[図 17]保持ピースの一例を示す断面図である。 FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example of a holding piece.
[図 18]保持ピースの一例を示す断面図である。 FIG. 18 is a cross-sectional view showing an example of a holding piece.
[図 19]チューブの端部の周辺部分を示す要部断面図。 FIG. 19 is a cross-sectional view of a principal part showing a peripheral portion of an end portion of a tube.
符号の説明 Explanation of symbols
1 ボーノレねじ 1 Bonore screw
3 ねじ軸 3 Screw shaft
3a 雄ねじ溝 3a Male thread groove
5 雌ねじ 5 Female thread
5a 雌ねじ溝 5a Female thread groove
7 ナット 7 Nut
9 ボール 9 balls
15 チューブ 15 tubes
21 保持ピース 21 holding piece
23 凹面 23 Concave
77 ボール転動路 77 ball rolling path
101 ねじ軸 101 Screw shaft
111 ねじ軸の溝 (螺旋状の溝) 111 Screw shaft groove (spiral groove)
102 ナツ卜
121 ナットの溝 (螺旋状の溝) 102 Natsu 121 Nut groove (spiral groove)
122 ナットの貫通穴 122 Nut through hole
103 ボール 103 balls
104 チューブ(戻し路) 104 Tube (return path)
107 保持ピース 107 holding piece
170 保持ピース 170 holding piece
K 軌道 K orbit
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0045] 以下、本発明のボールねじの実施形態に関し図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the ball screw of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第 1実施形態) (First embodiment)
[0046] 本発明にお 、て、ボールねじ自体の種類や構成には制限がな 、が、例えば電動 射出成形機やプレス機械等に使用されるような、比較的大型で高荷重で使用される ボールねじが主たる対象となる。図 1 (上面図)及び図 2 (図 1の ΑΑ断面図)にボール ねじの一例を示すが、図示されるように、ボールねじ 1は、雄ねじ溝 3aがその外周に 螺旋状に形成されたねじ軸 3と、雄ねじ溝 3aと対向する雌ねじ溝 5aがその内周に螺 旋状に形成された円筒形状のナット 7と、雄ねじ溝 3aと雌ねじ溝 5aとで形成されるボ 一ル転動路に介装された多数のボール 9とを主要構成部材としている。ナット 7には、 一端に図示しないテーブル等に固定するためのフランジ 11が形成されるとともに、外 周面の一部(図 2中の上方)に平面 (切欠面) 13が切削加工されている。また、ナット 7には、ボール 9の循環経路とし前後一対の鋼管製のチューブ 15が固着されており、 両ねじ溝 3a, 5a間を回転しながら軸方向に移動したボール 9がこれらチューブ 15を 介して循環する構造となっている。尚、図中、符号 17はナット 7の平面 13上にチュー ブ 15を固定するためのチューブ押えを示し、符号 19はナット 7の両端に取り付けられ た防塵用のプラスチックシーノレを示して!/ヽる。 [0046] In the present invention, the type and configuration of the ball screw itself are not limited. However, the ball screw itself is used in a relatively large and high load, such as used in an electric injection molding machine or a press machine. The ball screw is the main target. An example of a ball screw is shown in FIG. 1 (top view) and FIG. 2 (cross-sectional view of FIG. 1). As shown, the ball screw 1 has a male screw groove 3a formed in a spiral shape on the outer periphery thereof. Ball rolling formed by a cylindrical nut 7 in which a screw shaft 3 and a female screw groove 5a facing the male screw groove 3a are spirally formed on the inner periphery thereof, and a male screw groove 3a and a female screw groove 5a A number of balls 9 interposed in the road are the main components. The nut 7 is formed with a flange 11 for fixing to a table or the like (not shown) at one end, and a flat surface (notch surface) 13 is cut on a part of the outer peripheral surface (upper side in FIG. 2). . Further, a pair of front and rear steel tube tubes 15 serving as a circulation path for the balls 9 are fixed to the nut 7. It has a structure that circulates through. In the figure, reference numeral 17 denotes a tube presser for fixing the tube 15 on the flat surface 13 of the nut 7, and reference numeral 19 denotes a dust-proof plastic sheath attached to both ends of the nut 7. Speak.
[0047] 本発明では、ボール 9の表面硬度を、雄ねじ溝 3a及び雌ねじ溝 5aの各表面硬度よ りも高く設定する。ボール 9の表面硬度は相対的に設定できる力 HRC63以上とす ることで損傷や摩耗をより抑えることができる。このような表面硬度の関係を満足する には、ボール 9、ねじ軸 3及びナット 7の各材質を選択したり、熱処理等の表面処理を
施せばよい。 [0047] In the present invention, the surface hardness of the ball 9 is set to be higher than the surface hardness of each of the male screw groove 3a and the female screw groove 5a. If the surface hardness of the ball 9 is a relatively set force HRC63 or more, damage and wear can be further suppressed. In order to satisfy this relationship of surface hardness, each material of ball 9, screw shaft 3 and nut 7 can be selected or surface treatment such as heat treatment can be performed. Just give it.
[0048] また、ボール 9には、二硫ィ匕モリブデンまたは軟質金属力もなる潤滑被膜を成膜す る。 [0048] Further, on the ball 9, a lubricant film having a molybdenum disulfide or soft metal force is formed.
軟質金属としては、潤滑効果や成膜性から、スズ、金、銀、亜鉛、インジウム及びこ れらの各合金が好ましい。潤滑被膜の膜厚は、高負荷用途を考慮して 1 μ m以上 5 μ mとする。膜厚が 1 m未満では、高負荷用途に使用した場合、耐久性に劣るお それがある。高負荷用途のボールねじでは一般に、予圧を与えて送り精度を高める ようなボールねじ (特許文献 2参照)ほどボール 9の寸法精度は要求されることはな ヽ 力 潤滑被膜が 5 /z mを越えると支障を来たすようになる。尚、潤滑被膜を形成する 二硫ィ匕モリブデンや軟質金属は固体潤滑剤であるため、剥離してもグリースに混入し て潤滑作用を発揮する。 As the soft metal, tin, gold, silver, zinc, indium and alloys thereof are preferable from the viewpoint of lubrication effect and film formability. The film thickness of the lubricant film should be 1 μm or more and 5 μm considering high load applications. If the film thickness is less than 1 m, it may be inferior in durability when used for high load applications. In general, ball screws for high-load applications do not require the dimensional accuracy of the ball 9 as much as the ball screw (see Patent Document 2) that increases the feed accuracy by applying a preload. ヽ Force Lubricant coating exceeds 5 / zm It will come in trouble. Note that molybdenum disulfide and soft metal that form a lubricant film are solid lubricants, and therefore, even if they are peeled off, they are mixed into the grease and exert a lubricating action.
[0049] ボール 9に潤滑被膜を成膜する方法には制限がないが、上記のように比較的厚い 膜を、膜厚を制御しながら成膜するには、ショットピーユング法が好適である。このショ ットピー-ング法は、ショット材と呼ばれる粒径数十/ z m程度の小球を投射装置から 被処理面に向けて加速して噴射し、小球を被処理面に高速で衝突させる方法であり 、本発明では二硫ィ匕モリブデンや軟質金属をショット材に用い、ボール 9の表面に向 けて噴射する。 [0049] Although there is no limitation on the method of forming the lubricating film on the ball 9, the shot-peening method is suitable for forming a relatively thick film as described above while controlling the film thickness. . In this shot peening method, a small sphere called a shot material with a particle size of several tens / zm is accelerated and injected from the projection device toward the surface to be processed, and the small sphere collides with the surface to be processed at high speed. In the present invention, molybdenum disulfide molybdenum or a soft metal is used for the shot material and is sprayed toward the surface of the ball 9.
[0050] 尚、ショットピーユング法では一般に、被膜表面が粗くなる傾向にある。そのため、 必要に応じて、潤滑被膜の表面を平滑化してもよい。 [0050] In general, the shot-peening method tends to roughen the coating surface. Therefore, the surface of the lubricating coating may be smoothed as necessary.
実施例 Example
[0051] 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明は以下の実 施例により何ら制限されるものではない。 [0051] The present invention will be further described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[0052] [実施例 1〜5、比較例 1〜4] [0052] [Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4]
日本精ェ (株)製のボールねじ (仕様は下記の通り)に、表面硬度及び潤滑被膜の 異なる各種ボールを組み込み、 日本精ェ (株)製ボールねじ耐久試験機にて耐久試 験を行い、寿命の比較を行った。尚、被膜は市販のショットピーユング機を用いて成 膜した。 Various balls with different surface hardness and lubricating coating are incorporated into a ball screw manufactured by Nippon Seige Co., Ltd. (specifications are as follows), and a durability test is performed with a ball screw durability tester manufactured by Nippon Seie Co., Ltd. The lifespan was compared. The film was formed using a commercially available shot peening machine.
•日本精ェ (株)製ボールねじ「BS6316— 10. 5 ( W : 63 X 16 X 300 - Ct7)
•軸径: 65mm • NIPPON SEI Co., Ltd. ball screw “BS6316—10.5 (W: 63 X 16 X 300-Ct7) • Shaft diameter: 65mm
•リ ~~ド: 16mm • Li ~~ do: 16mm
•BCD : 65mm • BCD: 65mm
'ボール径: 12. 7mm 'Ball diameter: 12.7mm
•有効巻き数: 3. 5巻き X 3列 • Effective number of turns: 3.5 turns x 3 rows
•ねじ軸、ナットの材質 ·熱処理: SCM420H ·浸炭熱処理 • Screw shaft and nut materials · Heat treatment: SCM420H · Carburizing heat treatment
•ねじ軸、ナットの転走面の硬度: HRC62 • Hardness of rolling surface of screw shaft and nut: HRC62
•ボールねじ動定格荷重、 Ca:450kN • Ball screw dynamic load rating, Ca: 450kN
'試験荷重: 300kN (0. 67Ca) 'Test load: 300kN (0. 67Ca)
•こじりモーメント: 4. 2kN-m • Crying moment: 4.2 kN-m
'潤滑:リューべ (株)製 YS2グリースを自動給脂装置にて自動供給 'Lubrication: Lube Co., Ltd. YS2 grease is automatically supplied by an automatic lubricator.
[0053] 耐久試験は、定期的にボールねじを分解し、ボール、軌道溝の何れかに剥離が生 じるまでの走行距離を求めた。剥離が発生した時点でボールねじの寿命と判断した。 表 1に試験結果を示す。表 1中、寿命は比較例 1、すなわち、従来の高負荷用途ァク チュエーター用ボールねじの寿命を 1とした時の寿命比である。 [0053] In the durability test, the ball screw was periodically disassembled, and the travel distance until separation occurred in either the ball or the raceway groove was determined. The life of the ball screw was judged at the time when peeling occurred. Table 1 shows the test results. In Table 1, the life is the life ratio of Comparative Example 1, that is, assuming that the life of the conventional ball screw for high load application actuator is 1.
[0054] [表 1] [0054] [Table 1]
表 1の実施例では RZD比 52%を想定したものである。 The examples in Table 1 assume an RZD ratio of 52%.
実施例 1は、表面硬度 HRC64のボールに 1. 2 ^ πι( Μο8被膜を成膜した仕様 Example 1 is a specification in which a 1.2 ^ πι (Μο8 film is formed on a ball having a surface hardness of HRC64
2 2
であり、寿命は 1. 68倍に伸び、ねじ軸転走面に剥離が生じた。
また、実施例 2は、表面硬度 HRC63のボールに 4. 8 mの MoS被膜成膜した仕 The service life was 1.68 times longer, and peeling occurred on the rolling surface of the screw shaft. In Example 2, a 4.8 m MoS film was formed on a ball with a surface hardness of HRC63.
2 2
様であり、寿命は 1. 72倍に伸び、ねじ軸転走面に剥離が生じた。また、実施例 3は、 表面硬度 HRC64のボールに 2. 0 mの Sn被膜を成膜した仕様であり、寿命は 1. 5 The service life was 1.72 times longer, and the screw shaft rolling surface was peeled off. Example 3 is a specification in which a 2.0 m Sn film is formed on a ball having a surface hardness of HRC64, and the life is 1.5.
8倍に伸び、ねじ軸転走面に剥離が生じた。また、実施例 4は、表面硬度 HRC63の ボールに 3. 6 /z mの Sn被膜を成膜した仕様であり、寿命は 1. 65倍に伸び、ねじ軸 転走面に剥離が生じた。また、実施例 5は、表面硬度 HRC65のボールに 4. Elongation was 8 times, and peeling occurred on the screw shaft rolling surface. Further, Example 4 is a specification in which a Sn / 3.6 m Sn coating is formed on a ball having a surface hardness of HRC63, the life is 1.65 times longer, and peeling occurs on the screw shaft rolling surface. In addition, Example 5 is applied to a ball having a surface hardness of HRC65. 4.
の Sn被膜を成膜した仕様であり、寿命は 1. 48倍に伸び、ねじ軸転走面に剥離が生 じた。 The life of the Sn coating was 1.48 times longer, and the screw shaft rolling surface was peeled off.
[0056] このように、本発明に従 、、ボールの表面硬度を転走面の表面硬度よりも高くし、か つ、ボーノレに 1 μ m以上 5 μ m以下の固体潤滑膜を成膜することにより、長寿命とな る。これは、油膜切れが起こっても、固体潤滑膜によりボール同士の金属接触が無く なり、更にはボールの表面硬度が転走面の表面硬度よりも高いため、ボールの損傷 や摩耗が抑えられたことによるものと推察される。また、ボールの表面硬度が転走面 の表面硬度よりも高いため、何れも転走面側に剥離が生じている。 [0056] Thus, according to the present invention, the surface hardness of the ball is made higher than the surface hardness of the rolling contact surface, and a solid lubricant film of 1 μm or more and 5 μm or less is formed on Bonore. As a result, the service life is extended. This is because even if the oil film breaks, the solid lubricant film eliminates metal contact between the balls, and the surface hardness of the ball is higher than the surface hardness of the rolling surface, thereby suppressing damage and wear of the ball. This is presumed to be due to this. In addition, since the surface hardness of the ball is higher than the surface hardness of the rolling surface, peeling occurs on the rolling surface side.
[0057] これに対し比較例 1は、従来一般の高負荷用途ァクチユエ一ターボールねじ仕様 である。即ち、転走面の表面硬度と同じ表面硬度 (HRC62)で、固体潤滑膜を成膜 していないボールを用いた仕様である力 ボール同士が金属接触して摩耗し、早期 に剥離に至っている。また、比較例 2はボールの表面硬度をねじ軸やナットのボール ねじ溝の表面硬度よりも高くしているが、固体潤滑膜が成膜されていないため、ボー ル同士が金属接触を起こしてボールの表面粗さが悪ィ匕し、転走面に剥離が発生して いる。ボールの表面硬度が高まり、耐摩耗性が向上しているはずである力 効果は現 われず、寿命は比較例 1と同等である。また、比較例 3は、比較例 1の構成に、固体 潤滑膜を成膜した仕様であるが、ボール同士の金属接触は無くなったものの、ボー ルの表面硬度が転走面の表面硬度と同等であること力 ボールの耐摩耗性の向上 が少なぐ寿命の伸びも僅かである。また、比較例 4は、表面硬度が転走面の表面硬 度よりも低ぐ固体潤滑膜も成膜しないボールを用いた仕様であるが、ボール同士が 金属接触してボールの表面粗さが低下して転走面を損傷し、更にはボールの表面 硬度が転走面の表面硬度より低いため、ボールにも剥離が生じている。 そのため、
比較例 1と比較してもかなり短寿命である。 On the other hand, Comparative Example 1 is a conventional general high-load use actuator ball screw specification. In other words, the surface hardness (HRC62) is the same as the surface hardness of the rolling surface, and it is a specification that uses a ball that does not have a solid lubricating film formed on it. . In Comparative Example 2, the surface hardness of the ball is higher than the surface hardness of the screw shaft and the ball screw groove of the nut. However, since the solid lubricant film is not formed, the balls cause metal contact with each other. The surface roughness of the ball is poor and peeling occurs on the rolling surface. The force effect that should increase the surface hardness of the ball and improve the wear resistance does not appear, and the life is the same as in Comparative Example 1. Comparative Example 3 is a specification in which a solid lubricating film is formed in the configuration of Comparative Example 1, but the metal contact between the balls is eliminated, but the surface hardness of the ball is equal to the surface hardness of the rolling surface. There is little increase in the life of the ball with less improvement in wear resistance of the ball. Comparative Example 4 is a specification using a ball having a surface hardness lower than the surface hardness of the rolling contact surface and no solid lubricant film, but the balls are in metal contact with each other and the surface roughness of the ball is low. The rolling surface is lowered and the rolling surface is damaged. Further, since the surface hardness of the ball is lower than the surface hardness of the rolling surface, the ball is peeled off. for that reason, Compared with Comparative Example 1, the lifetime is considerably short.
[0058] (第 2実施形態) [0058] (Second Embodiment)
図 13は、この実施形態のボールねじのねじ軸およびナットの溝断面を示す図であ る。 FIG. 13 is a view showing a screw shaft of the ball screw and a groove cross section of the nut of this embodiment.
ねじ軸 101の溝 111の断面は、ゴシックアーク状、すなわち、半径が同じ (R )で中 The cross section of the groove 111 of the screw shaft 101 is Gothic arc, i.e. the radius is the same (R)
1 心 O , Ο が異なる二つの円弧が連結された形状である。ナット 102の溝 121の断面 It is a shape in which two circular arcs with different centers O and Ο are connected. Cross section of groove 121 of nut 102
11 12 11 12
も、ゴシックアーク状、すなわち、半径が同じ (R =R )で中心 O , O が異なる二つ Are Gothic arcs, that is, two with the same radius (R = R) but different centers O and O
2 1 21 22 2 1 21 22
の円弧が連結された形状である。また、ボール 102の直径 (D)に対する溝 111, 121 の断面円弧の半径 (R)の比 (RZD)が、 51. 0%以上 52. 0%以下である。 These arcs are connected to each other. Further, the ratio (RZD) of the radius (R) of the cross-section arc of the grooves 111 and 121 to the diameter (D) of the ball 102 is 51.0% or more and 52.0% or less.
[0059] そして、ボール 103の表面に、二硫化モリブデンからなる被膜が 0. 5 μ m以上 3. 0 m以下の厚さで形成されている。また、ねじ軸 101およびナット 102の溝 111, 121 で形成される軌道とボール 103との隙間は、 5 μ m以上 70 μ m以下である。これによ り、この実施形態のボールねじは、従来のボールねじよりも負荷容量が大きぐ寿命 が長くなる。 [0059] Then, a film made of molybdenum disulfide is formed on the surface of the ball 103 with a thickness of 0.5 μm or more and 3.0 m or less. In addition, the gap between the track formed by the grooves 111 and 121 of the screw shaft 101 and the nut 102 and the ball 103 is not less than 5 μm and not more than 70 μm. As a result, the ball screw of this embodiment has a larger load capacity and a longer life than the conventional ball screw.
[0060] なお、この実施形態では、ボール 103に固体潤滑剤被膜を形成して ヽるが、固体 潤滑剤被膜をボール 103に形成せずに、ねじ軸 101の溝 111およびナット 102の溝 121のいずれかまたは双方に形成してもよいし、ボール 103とねじ軸 101の溝 111お よびナット 102の溝 121のいずれかまたは双方とに形成してもよい。また、固体潤滑 剤被膜の材質は二硫ィ匕モリブデン以外のもの(例えば、前述の特許文献 2に記載さ れて 、るもの)であってもよ!/、。 In this embodiment, a solid lubricant film is formed on the ball 103. However, the groove 111 of the screw shaft 101 and the groove 121 of the nut 102 are formed without forming the solid lubricant film on the ball 103. Or may be formed in either or both of the ball 103 and the groove 111 of the screw shaft 101 and the groove 121 of the nut 102. The material of the solid lubricant film may be other than disulfurium molybdenum (for example, the one described in Patent Document 2)! /.
[0061] また、この実施形態では、ボール同士が接触する総ボール構造のボールねじにつ いて説明したが、本発明のボールねじは、図 16に示すように、ボール 103間に保持 ピース 107を配置して、保持ピース 107でボール 103を保持する構造であってもよい 保持ピース 107は、合成樹脂を所定形状に成形して得ることができる。使用できる 合成樹脂としては、ポリアミド 6、ポリアミド 66、ポリアミド 64、芳香族ポリアミド等のポリ アミド榭脂、ポリアセタール榭脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ ート系エラストマ一、ポリブチレンナフタレート系エラストマ一等が挙げられる。また、こ
れらの合成樹脂には、補強材として、ガラス繊維、カーボン繊維、チタン繊維、力リウ ムゥイス力、硼酸アルミニウムウイスカ等を配合してもよい。 In this embodiment, the ball screw having a total ball structure in which the balls are in contact with each other has been described. However, the ball screw of the present invention has a holding piece 107 between the balls 103 as shown in FIG. The holding piece 107 may be arranged and held by the holding piece 107. The holding piece 107 can be obtained by molding a synthetic resin into a predetermined shape. Synthetic resins that can be used include polyamide 6, polyamide 66, polyamide 64, aromatic polyamide, etc., polyacetal resin, polyacetal resin, polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate elastomer, polybutylene naphthalate elastomer. The first class is mentioned. Also this These synthetic resins may be blended with glass fiber, carbon fiber, titanium fiber, strong re-wiss force, aluminum borate whisker or the like as a reinforcing material.
[0062] 保持ピースの形状の例として、図 17および図 18に示すものが挙げられる。 [0062] Examples of the shape of the holding piece include those shown in Figs. 17 and 18.
図 17の保持ピース 107は、略円柱状であって、円柱の 2つの底面にボール 103を 受ける凹面 171が形成されている。この保持ピース 107は、凹面 171の形状を、曲率 半径 Rがボール 103の半径 rよりも大きい球面にしているため、保持ピース 107の周 縁部の厚さ Lに対して中央部の厚さ tが小さくなつている。これにより、多数のボール 1 03を軌道 K内に配設することができるとともに、ボール 103と保持ピース 107との接 触面積を小さくして、摺動抵抗を小さくすることができる。 The holding piece 107 in FIG. 17 has a substantially cylindrical shape, and a concave surface 171 for receiving the ball 103 is formed on the two bottom surfaces of the column. In this holding piece 107, since the concave surface 171 has a spherical surface with a radius of curvature R larger than the radius r of the ball 103, the thickness t of the central portion with respect to the thickness L of the peripheral portion of the holding piece 107 Is getting smaller. As a result, a large number of balls 103 can be arranged in the track K, and the contact area between the balls 103 and the holding piece 107 can be reduced to reduce the sliding resistance.
[0063] 保持ピース 107の凹面 171の形状は、 2個の円弧が連結されたゴシックアーク状と したり、円錐形状とすることもできる。また、凹面 171に貫通穴を設け、この貫通穴内 に潤滑剤を保持させて、ボール 103との接触抵抗を低減させるようにしてもょ 、。 保持ピース 107が軌道 Kおよびチューブ 104内を通過する際に、これらの軌道 K、 チューブ 104、および接続部に干渉せず、滑らかに循環できるように、保持ピース 10 7の外径寸法はボール 103の直径よりも小さく設定される。具体的には、保持ピース 1 07の外径寸法を、ボール 103の直径寸法の 0. 5倍〜 0. 9倍とすることが好ましい。 [0063] The shape of the concave surface 171 of the holding piece 107 can be a Gothic arc shape in which two circular arcs are connected, or a conical shape. Alternatively, a through hole may be provided in the concave surface 171 and a lubricant may be held in the through hole to reduce the contact resistance with the ball 103. When the holding piece 107 passes through the track K and the tube 104, the outer diameter of the holding piece 10 7 can be smoothly circulated without interfering with the track K, the tube 104, and the connection portion. It is set smaller than the diameter. Specifically, the outer diameter of the holding piece 107 is preferably 0.5 to 0.9 times the diameter of the ball 103.
[0064] 図 18の保持ピース 170は、球体の互いに反対側となる二つの側部が凹球面 172 で除去された形状であり、外周が凸面となっている。また、複数の保持ピースを連結 部材で連結した部材でボールを保持してもよい。 [0064] The holding piece 170 in FIG. 18 has a shape in which two opposite sides of the sphere are removed by a concave spherical surface 172, and the outer periphery is a convex surface. Further, the ball may be held by a member in which a plurality of holding pieces are connected by a connecting member.
また、本発明のボールねじは、電動射出成形機やプレス機械用以外にも、たとえば 自動車のブレーキ用、自動車の無段変速機 (ベルト式 CVT)用などの用途に好適で ある。 Further, the ball screw of the present invention is suitable for uses such as for automobile brakes and automobile continuously variable transmissions (belt type CVT), in addition to electric injection molding machines and press machines.
[実施例 6、比較例 5] [Example 6, comparative example 5]
[0065] 日本精ェ (株)製のシングルナットチューブ式ボールねじ「: BS6316— 10. 5」を用 い、ねじ軸およびナットのゴシックアーク状溝断面の円弧の半径 (R=R =R )のボ [0065] Using a single nut tube type ball screw “: BS6316—10.5” manufactured by NIPPON SEI Co., Ltd., the radius of the arc of the gothic arc-shaped groove cross section of the screw shaft and nut (R = R = R) No bo
1 2 ール直径 (D)に対する比 (RZD)と、固体潤滑剤被膜の材質および膜厚を、下記の 表 1に示すように変化させて、寿命試験を行った。 The life test was conducted by changing the ratio (RZD) to the 1 2 diameter (D) and the material and film thickness of the solid lubricant film as shown in Table 1 below.
二硫ィ匕モリブデン被膜およびスズ被膜は、市販のショットピーユング装置を使用し、
ボールに所定厚さの被膜が得られるように処理時間を調整して形成した。これらの被 膜の厚さは、被膜形成前後のボール直径を電気式ダイヤルゲージで測定し、両者の 差を 2で割ることにより算出した。 For the disulfurium molybdenum coating and tin coating, use a commercially available shot-peening device, The ball was formed by adjusting the treatment time so that a film having a predetermined thickness was obtained on the ball. The thickness of these films was calculated by measuring the ball diameter before and after film formation with an electric dial gauge and dividing the difference between them by two.
[0066] 「BS6316— 10.5」の諸元は、有効巻き数: 3.5卷き X 3列、ねじ軸外径: 65mm、 リード: 16mm、ボール直径: 12.7mm、 BCD :65mm,単体すきま: 20〜30/z mで ある。 [0066] The specifications of “BS6316—10.5” are as follows: Effective number of turns: 3.5 rows x 3 rows, screw shaft outer diameter: 65 mm, lead: 16 mm, ball diameter: 12.7 mm, BCD: 65 mm, single unit clearance: 20 to 30 / zm.
各ボールねじを日本精ェ (株)製のボールねじ耐久寿命試験機にかけて、試験荷 重(軸方向荷重): 300kN、ストローク: 80mm、回転速度: 500rpm、温度:ナットの 外周部を温度 80°Cに保持、潤滑剤:リューべ (株)製「YS2グリース」を自動給脂装置 にて自動供給の条件で、ボールねじを往復運動させる耐久寿命試験を行った。この 試験は、ねじ軸またはナットの溝、あるいはボールのいずれかに剥離が生じるまでの 走行距離を寿命として測定した。次に、各サンプルで得られた寿命から、サンプル No .10の寿命を「1」とした相対値を算出した。 Each ball screw is subjected to a ball screw durability life tester manufactured by Nippon Seie Co., Ltd., test load (axial load): 300kN, stroke: 80mm, rotation speed: 500rpm, temperature: nut outer periphery temperature of 80 ° Durability life test was performed by reciprocating the ball screw under the condition of automatically supplying the lubricant “YS2 Grease” manufactured by Lube Co., Ltd. with an automatic lubricator. In this test, the distance traveled until peeling occurred in either the screw shaft, nut groove, or ball was measured as the life. Next, a relative value was calculated from the lifetime obtained for each sample, assuming that the lifetime of sample No. 10 was “1”.
これらの結果も下記の表 2に併せて示す。 These results are also shown in Table 2 below.
[0067] [表 2] [0067] [Table 2]
No. R/D 固体潤滑剤被膜 寿命 No. R / D Solid lubricant coating life
(%) 材質 厚さ ( m) (相対値) (%) Material Thickness (m) (Relative value)
1 51.3 MoS2 0.4 1.111 51.3 MoS 2 0.4 1.11
2 51.7 MoS2 1.8 1.372 51.7 MoS 2 1.8 1.37
3 51.2 MoS2 1.3 1.623 51.2 MoS 2 1.3 1.62
4 51.5 oS2 2.6 1.584 51.5 oS 2 2.6 1.58
5 51.5 oS2 3.6 1.205 51.5 oS 2 3.6 1.20
6 51. MoS2 5.7 1.116 51. MoS 2 5.7 1.11
7 51.2 Sn 1.5 1.627 51.2 Sn 1.5 1.62
8 51.9 Sn 2.7 1.288 51.9 Sn 2.7 1.28
9 51.8 Sn 1.9 1.679 51.8 Sn 1.9 1.67
10 52.1 挺し 1 10 52.1 Moisture 1
11 51.6 無し 0.95 11 51.6 None 0.95
12 53.2 oS2 2.2 1.0612 53.2 oS 2 2.2 1.06
13 52.5 Sn 2.8 1.02
[0068] この表から、本発明の実施例 6に相当する No. 1〜9のボールねじは、比較例 5に相 当する No. 10〜13より寿命が長くなつた。 No. 1〜9のうち、固体潤滑剤被膜の膜厚 が 1. 以上 2. 以下である No. 2〜4, 7〜9の寿命 ίま、 No. 10の 1. 28〜1 . 67倍であったのに対して、膜厚力 SO. 4 mである No. 1、 3. 6 mである No. 5、お よび 5. である No. 6の寿命は、 No. 10の 1. 11〜1. 20倍であった。この結果 から分かるように、固体潤滑剤被膜の厚さは 0. 5 /ζ πι〜3. であることが好まし い。 13 52.5 Sn 2.8 1.02 [0068] From this table, the ball screws No. 1 to No. 9 corresponding to Example 6 of the present invention have a longer life than No. 10 to No. 13 corresponding to Comparative Example 5. No. 1-9, the thickness of the solid lubricant film is 1. or more 2. The following is the life of No. 2-4, 7-9: 1.28 to 1.67 times that of No. 10 In contrast, the life of No. 1 with a film thickness of SO. 4 m, No. 5 with 3.6 m, and No. 6 with 5. is 1. 11 to 1.20 times. As can be seen from this result, the thickness of the solid lubricant film is preferably 0.5 / ζ πι to 3.
[0069] 固体潤滑剤被膜の厚さが 0. 4 mでは、固体潤滑剤被膜が早期に剥離して固体 潤滑剤被膜による潤滑作用が早期に失われたため、寿命向上効果がさほど得られな 力 たと推測される。また、固体潤滑剤被膜の厚さが 3. O /z mを超えると、剥離した 固体潤滑剤が過剰に異物としてグリース中に混入するため、寿命向上効果がさほど 得られなカゝつたと推測される。 [0069] When the thickness of the solid lubricant film was 0.4 m, the solid lubricant film was peeled off early and the lubrication action by the solid lubricant film was lost early, so that the life improvement effect was not obtained so much. I guess that. In addition, if the thickness of the solid lubricant film exceeds 3. O / zm, the solid lubricant that has been peeled off is excessively mixed into the grease as foreign matter, so it is estimated that the service life improvement effect could not be obtained much. The
No. 12と 13では、固体潤滑剤被膜を厚さ 2. 2〜2. 8 mで形成している力 R/ Dが本発明の範囲力も外れるため、 No. 10と同等程度の寿命となった。 No. 11では 、RZDを 51. 6%としているが固体潤滑剤被膜を形成していないため、 No. 10より 寿命が短かった。 In Nos. 12 and 13, the force R / D forming the solid lubricant film with a thickness of 2.2 to 2.8 m is out of the range force of the present invention, so the life is about the same as No. 10. It was. In No. 11, the RZD was 51.6%, but the life was shorter than No. 10 because no solid lubricant film was formed.
(第 3実施形態) (Third embodiment)
[0070] 本発明において、直動装置の種類、その具体的な構成や構造は特に制限されるも のではなぐ保持ピースを備えたボールねじやリニアガイド装置、リニアベアリング装 置等を対象とすることができる。 [0070] In the present invention, the type of the linear motion device, its specific configuration and structure are not particularly limited, and it is intended for a ball screw, a linear guide device, a linear bearing device, etc. having a holding piece. be able to.
[0071] ボールねじとしては、図 1及び図 2に示した構成のものを例示できる。そして、本発 明においては、保持ピース 21を、少なくともボール 9と接触する面、好ましくは全表面 に潤滑性を有する被膜、具体的には二硫化モリブデンや軟質金属、高分子材料から なる被膜を成膜する。尚、軟質金属スズ、金、銀、鉛、亜鉛、インジウム及びこれらの 各合金、ホワイトメタル等が好適である。また、高分子材料としては PTGEや PTA等 が好適である。これらの被膜は、剥離してもグリース等に混入して潤滑作用を発現す る。
[0072] 被膜の膜厚は、効果を確実に、かつ、長期にわたり発現するために、: L m〜5 mが好ましい。 1 μ m未満の薄い被膜では耐久性に劣るおそれがあり、 5 μ mを越え て厚く被膜を成膜しても効果が飽和して不経済となる。 [0071] Examples of the ball screw include the configurations shown in Figs. In the present invention, the holding piece 21 is provided with a film having lubricity on at least the surface in contact with the ball 9, preferably the entire surface, specifically, a film made of molybdenum disulfide, a soft metal, or a polymer material. Form a film. In addition, soft metal tin, gold, silver, lead, zinc, indium and their respective alloys, white metal, and the like are suitable. As the polymer material, PTGE, PTA and the like are suitable. Even if these coatings are peeled off, they are mixed with grease and develop a lubricating action. [0072] The film thickness of the coating is preferably L m to 5 m in order to ensure the effect and develop over a long period of time. A thin film of less than 1 μm may be inferior in durability, and even if a film having a thickness exceeding 5 μm is formed, the effect is saturated and uneconomical.
[0073] 被膜を成膜する方法には制限がないが、上記のように比較的厚い膜を、膜厚を制 御しながら成膜するには、ショットピーユング法が好適である。このショットピーユング 法は、ショット材と呼ばれる粒径数十/ z m程度の小球を投射装置力 被処理面に向 けて加速して噴射し、小球を被処理面に高速で衝突させる方法であり、本発明では 二硫化モリブデンや軟質金属、高分子材料をショット材に用い、保持ピース 21〖こ向 けて噴射する。尚、ショットピーユング法では一般に、被膜表面が粗くなる傾向にある ため、必要に応じて被膜表面を平滑化してよい。 [0073] The method for forming a film is not limited, but the shot-peening method is suitable for forming a relatively thick film as described above while controlling the film thickness. This shot-peung method is a method in which small spheres with a particle size of several tens / zm, called a shot material, are accelerated and jetted toward the surface to be processed by the projection device, and the spheres collide with the surface to be processed at high speed. In the present invention, molybdenum disulfide, a soft metal, or a polymer material is used for the shot material and sprayed toward the holding piece 21 mm. In general, the shot peening method tends to make the surface of the coating rough, and therefore the coating surface may be smoothed as necessary.
[0074] 保持ピース 21は合成樹脂製とすることができ、ポリアミド 6、ポリアミド 66、ポリアミド 4 6、芳香族ポリアミド等のポリアミド榭脂、ポリアセタール榭脂、ポリブチレンテレフタレ ート、ポリブチレンテレフタレート系エラストマ一、ポリブチレンナフタレート系エラスト マー等を所定形状に成形して得られる。また、これらの合成樹脂には、補強のために [0074] The holding piece 21 can be made of a synthetic resin, such as polyamide 6, polyamide 66, polyamide 46, polyamide polyamide such as aromatic polyamide, polyacetal resin, polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate. It is obtained by molding an elastomer, polybutylene naphthalate-based elastomer or the like into a predetermined shape. These synthetic resins are also used for reinforcement.
、ガラス繊維、カーボン繊維、チタン繊維、カリウムウイスカ、ホウ酸アルミニウムウイス 力等を配合してもよい。 Glass fiber, carbon fiber, titanium fiber, potassium whisker, aluminum borate whisker, etc. may be blended.
[0075] また、保持ピース 21の形状は、特に制限されるものではないが、図 4に断面図にて 示すように、両側にボール 9の半径 rよりも大きい曲率半径 Rを有する凹球面 23が形 成された円盤状とすることができる。このような形状とすることで、全厚 Lに対して中央 部の厚み tが小さくなり、より多数個のボール 9を配設することができるとともに、ボー ル 9と保持ピース 21との接触面積を小さくして摺動抵抗を最小とすることができる。 [0075] The shape of the holding piece 21 is not particularly limited. However, as shown in the sectional view of Fig. 4, the concave spherical surface 23 having a radius of curvature R larger than the radius r of the ball 9 on both sides 23 It can be in the shape of a disk formed with. By adopting such a shape, the thickness t of the central portion becomes smaller than the total thickness L, and more balls 9 can be disposed, and the contact area between the balls 9 and the holding piece 21 Can be reduced to minimize sliding resistance.
[0076] その他にも、凹球面 23の形状は、 2個の円弧を中間部で交差させて形成されるゴ シックアーチ形の凹面としたり、円錐形状の凹面とすることもできる。また、凹面に貫 通穴を設けたり、該貫通穴内に潤滑剤を保持させてボール 9との接触抵抗を低減さ せるようにしてちょい。 In addition, the shape of the concave spherical surface 23 may be a Gothic arch-shaped concave surface formed by intersecting two arcs at an intermediate portion, or a conical concave surface. Also, provide a through hole in the concave surface or hold a lubricant in the through hole to reduce the contact resistance with the ball 9.
[0077] 保持ピース 21としては、上記の他にも、図 5に示すような断面形状を有するものや、 図 6に示すように複数の保持ピース 21を連結部材 22により連結したもの等も可能で ある。何れの保持ピース 21も同様に、上記の被膜が成膜される。
[0078] 以上、本発明の実施形態に関してボールねじを例示して説明したが、他の直動装 置であるリニアガイド等についても同様の保持ピースを介挿することにより、作動性の 向上を図ることができる。 [0077] In addition to the above, the holding piece 21 may have a cross-sectional shape as shown in FIG. 5, or a plurality of holding pieces 21 connected by connecting members 22 as shown in FIG. It is. Similarly, any of the holding pieces 21 is formed with the above film. As described above, the ball screw has been exemplified and described with respect to the embodiment of the present invention. However, for a linear guide or the like which is another linear motion device, the operability is improved by inserting a similar holding piece. Can be planned.
[0079] 例えば、図 7にリニアガイドの一例を示す力 このリニアガイドは、外面に転動溝 32 を有する案内レール 31と、その案内レール 31を跨いで組み付けられたスライダ 35と を備えている。スライダ 35の内部には、案内レール 31の転動溝 32との間でボール循 環経路が形成されており、このボール循環経路の内部にボール、並びに上記のよう に被膜が成膜された保持ピースが転動自在に収容されて!、る。 For example, the force shown in FIG. 7 is an example of a linear guide. This linear guide includes a guide rail 31 having a rolling groove 32 on its outer surface, and a slider 35 assembled across the guide rail 31. . A ball circulation path is formed inside the slider 35 with the rolling groove 32 of the guide rail 31, and the ball and the coating film are formed inside the ball circulation path as described above. The pieces are housed so that they can roll!
[0080] [実施例 7〜9、比較例 6〜7] [0080] [Examples 7 to 9, Comparative Examples 6 to 7]
日本精ェ (株)製のボールねじ (仕様は以下の通り)に、表 3に示すように、仕様の 異なる保持ピースを組み込み、トルク測定を行い、作動性を評価した。保持ピースは 榭脂製であり、市販のショットピーユング機を用い、ショット材として実施例 7では平均 粒径 1 μ mの二硫ィ匕モリブデン微粒子、実施例 8では平均粒径 2. 5 μ mのスズ微粒 子、実施例 9では平均粒径 3 mの PTFE微粒子を用いて被膜を成膜した。また、比 較例 6では、保持ピースを介装しない総ボール仕様であり、比較例 7では、被膜を成 膜せず、保持ピースをそのまま用いた仕様である。 As shown in Table 3, a holding piece with different specifications was incorporated into a ball screw manufactured by Nippon Seige Co., Ltd. (specifications are as follows), and torque measurements were performed to evaluate operability. The holding piece is made of greaves, and a commercially available shot peening machine is used as the shot material. In Example 7, disulfurized molybdenum fine particles having an average particle diameter of 1 μm, and in Example 8, the average particle diameter of 2.5 μm. A film was formed using m fine tin particles, and in Example 9, PTFE fine particles having an average particle diameter of 3 m. In Comparative Example 6, the total ball specification does not include a holding piece, and in Comparative Example 7, the film is not formed and the holding piece is used as it is.
•日本精ェ (株)製ボールねじ BS3610— 2. 5 (呼び番号:36 10 300— 7) • NIPPON SEI Co., Ltd. Ball Screw BS3610—2.5 (No .: 36 10 300—7)
'軸径: 36mm 'Shaft diameter: 36mm
•リード: 10mm • Lead: 10mm
•BCD : 37mm • BCD: 37mm
'ボーノレ径: 6. 35mm 'Bonore diameter: 6. 35mm
•有効巻き数: 2. 5巻き X I列 • Effective number of turns: 2.5 turns X I row
'トルク測定回転数: lOrpm 'Torque measurement speed: lOrpm
•ストローク: 100mm • Stroke: 100mm
•試験荷重:ダブルナット式 パネにて 8800Nの軸方向荷重を付与 • Test load: 8800N axial load is applied to the double nut panel.
'潤滑:リューべ (株)製 YS2グリースを自動給脂装置にて自動供給 'Lubrication: Lube Co., Ltd. YS2 grease is automatically supplied by an automatic lubricator.
[0081] トルクの測定データを図 8〜図 12に示す力 作動性はトルクの変動幅で判断し、作 動性が悪!ヽ順に「 X」→「△」→「〇」→「◎」の 4段階で評価した。結果を表 3に示す。
[0082] [表 3] [0081] The force operability shown in Fig. 8 to Fig. 12 is measured based on the fluctuation range of the torque. The operability is bad! From "X" → "△" → "○" → "◎" It was evaluated in four stages. The results are shown in Table 3. [0082] [Table 3]
注) 作動性評価:作動性悪い 「X」 → 「△」 → 「〇」 → 「◎」 作動性良し Note) Operability evaluation: Poor operability “X” → “△” → “◯” → “◎” Good operability
[0083] 表 3に示すように、保持ピースを介装しな 、比較例 6では作動性が最も悪 、。保持 ピースを介挿した仕様でも、比較例 7では被膜を成膜しな!ヽため作動性の改善効果 が少ない。 [0083] As shown in Table 3, the operability was the worst in Comparative Example 6 without the holding piece interposed. Even in the specification with the holding piece inserted, in Comparative Example 7, no film is formed!
これに対し、本発明に従い、二硫ィ匕モリブデンやスズ、 PTFE力もなる被膜を成膜し た保持ピースを介装した各実施例では、何れも作動性が大きく改善して 、る。 On the other hand, according to the present invention, in each of the examples in which the holding piece on which a coating film having a sulfur disulfide molybdenum, tin, or PTFE force is formed is interposed, the operability is greatly improved.
[0084] (第 4実施形態) [0084] (Fourth embodiment)
図 19は、チューブの端部の周辺部分を示す要部断面図である。 FIG. 19 is a cross-sectional view of the main part showing the peripheral portion of the end of the tube.
図 1, 2, 19に示すように、ボールねじ 1は、螺旋状のねじ溝 3aを外周面に有するね じ軸 3と、ねじ軸 3のねじ溝 3aに対向する螺旋状のねじ溝 5aを内周面に有するナット 7と、両ねじ溝 3a, 5aにより形成される螺旋状のボール転動路 77に転動自在に装填 された複数のボール 9と、を備えている。そして、ボール 9を介してねじ軸 3に螺合され て 、るナット 7とねじ軸 3とを相対回転運動させると、ボール 9の転動を介してねじ軸 3 とナット 5とが軸方向に相対移動するようになっている。なお、ねじ溝 3a, 5aの断面形 状は、円弧状でもよ 、しゴシックアーク状でもよ!/、。 As shown in FIGS. 1, 2, and 19, the ball screw 1 includes a screw shaft 3 having a helical screw groove 3a on the outer peripheral surface and a helical screw groove 5a facing the screw groove 3a of the screw shaft 3. A nut 7 provided on the inner peripheral surface, and a plurality of balls 9 movably loaded in a spiral ball rolling path 77 formed by both screw grooves 3a and 5a. Then, when the nut 7 and the screw shaft 3 are rotated relative to each other by being screwed onto the screw shaft 3 via the ball 9, the screw shaft 3 and the nut 5 are axially moved via the rolling of the ball 9. It is designed to move relative. The cross-sectional shape of the thread grooves 3a, 5a may be an arc shape or a gothic arc shape! /.
[0085] ナット 7の外周面の一部は、切り欠かれて平面部 13が形成されている。そして、ボ ール転動路 77の始点と終点とを連通させて無端状のボール循環路を形成するチュ ーブ 15が、チューブ押え 17によって平面部 13に固定されている。ボール 9は、ボー ル転動路 77内を移動しつつねじ軸 3の回りを複数回回ってボール転動路 77の終点 に至ると、チューブ 15の一方の端部から掬い上げられてチューブ 15内を通り、チュ ーブ 15の他方の端部力もボール転動路 77の始点に戻される。このように、ボール転 動路 77内を転動するボール 9がチューブ 15により無限に循環されるようになっている
ので、ねじ軸 3とナット 7とは継続的に相対移動することができる。 [0085] A part of the outer peripheral surface of the nut 7 is cut out to form a flat surface portion 13. A tube 15 that forms an endless ball circulation path by communicating the starting point and the end point of the ball rolling path 77 is fixed to the flat portion 13 by a tube presser 17. When the ball 9 moves in the ball rolling path 77 and turns around the screw shaft 3 a plurality of times and reaches the end point of the ball rolling path 77, the ball 9 is scooped up from one end of the tube 15 and moved to the tube 15 Through the inside, the other end force of the tube 15 is also returned to the starting point of the ball rolling path 77. In this way, the ball 9 rolling in the ball rolling path 77 is circulated indefinitely by the tube 15. Therefore, the screw shaft 3 and the nut 7 can continuously move relative to each other.
[0086] なお、チューブ 15が本発明の構成要件であるボール戻し路に相当する。また、チュ ーブ 15の材質は特に限定されるものではないが、榭脂ゃ金属が好ましい。ボール戻 し路は、肖 ijりで製造してもよいし、材質が榭脂の場合は成形で、金属の場合はプレス で製造してもよ ヽ。 [0086] The tube 15 corresponds to a ball return path which is a constituent of the present invention. Further, the material of the tube 15 is not particularly limited, but a resin is preferably a resin. The ball return path may be manufactured by Xia-Ji, or may be formed by molding if the material is grease, or by pressing if the material is metal.
このチューブ 15の内面には、二硫化モリブデン及び有機モリブデン化合物の少な くとも一方カゝらなる固体潤滑被膜 (図示せず)が被覆されている。この固体潤滑被膜 は、両ねじ溝 3a, 5aの溝面にさらに被覆しても差し支えない。このような固体潤滑被 膜を備えているので、高荷重が負荷されこじりモーメント荷重が作用するような条件下 でボールねじ 1が使用され、チューブ 15の内面にボール 9が過大な力で擦り付けら れたとしても、チューブ 15の内面に摩耗,剥離等の損傷が生じにくい。よって、ボー ル 9の循環不良が生じにく!、。 The inner surface of the tube 15 is covered with a solid lubricating film (not shown) consisting of at least one of molybdenum disulfide and an organic molybdenum compound. This solid lubricating coating may be further coated on the groove surfaces of both screw grooves 3a and 5a. Since it has such a solid lubricating film, the ball screw 1 is used under conditions where a high load is applied and a moment load is applied, and the ball 9 is rubbed against the inner surface of the tube 15 with an excessive force. Even if this occurs, the inner surface of the tube 15 is less likely to be damaged, such as abrasion or peeling. Therefore, poor circulation of ball 9 is unlikely to occur!
[0087] また、チューブ 15の内面力も摩耗粉や剥離粉が生じにくいので、異物の嚙み込み によるねじ溝 3a, 5aやボール 9の早期剥離も生じにくい。よって、ボールねじ 1は長寿 命である。仮に、ボール 9が擦り付けられることにより固体潤滑被膜が剥離したとして も、固体潤滑被膜の剥離粉がグリース中に拡散し固体潤滑剤として作用するので、 グリースの潤滑作用が向上する。 [0087] In addition, since the inner surface force of the tube 15 is less likely to generate wear powder or peeling powder, the thread grooves 3a, 5a and the ball 9 are not easily peeled off due to the entanglement of foreign matter. Therefore, the ball screw 1 has a long life. Even if the solid lubricant film is peeled off by rubbing the balls 9, the release powder of the solid lubricant film diffuses into the grease and acts as a solid lubricant, so that the lubricating action of the grease is improved.
[0088] このようなボールねじ 1は、電動射出成形機やプレス機械に組み込まれた型締装置 の型締機構に好適に使用することができる。すなわち、電動モータでボールねじを駆 動することにより型締装置の型締を行う型締機構におけるボールねじとして好適であ る。ただし、本発明のボールねじの用途は、上記のものに限定されるものではない。 有機モリブデン化合物の具体例としては、硫ィ匕ジアルキルジチォ力ルバミン酸モリ ブデン,硫ィ匕ジアルキルジチォリン酸モリブデンがあげられる。ただし、固体潤滑被 膜は、軟質金属,高分子材料,金属酸化物,金属窒化物,金属炭化物,粘土鉱物, チタン酸ジルコン酸鉛 (PZT) ,固体潤滑剤で構成されるものでもよ 、。 [0088] Such a ball screw 1 can be suitably used in a mold clamping mechanism of a mold clamping apparatus incorporated in an electric injection molding machine or a press machine. That is, it is suitable as a ball screw in a mold clamping mechanism that performs mold clamping of the mold clamping device by driving the ball screw with an electric motor. However, the use of the ball screw of the present invention is not limited to the above. Specific examples of the organomolybdenum compound include molybdenum dialkyldithiodicarbamate molybdenum and molybdenum dialkyldithiodiphosphate. However, the solid lubricant film may be composed of soft metal, polymer material, metal oxide, metal nitride, metal carbide, clay mineral, lead zirconate titanate (PZT), and solid lubricant.
[0089] 軟質金属の具体例としては、金,銀,鉛,亜鉛,スズ,インジウムがあげられる。また 、高分子材料の具体例としては、ポリテトラフルォロエチレン (PTFE) ,パーフルォロ アルコキシフッ素榭脂(PTA)があげられる。さらに、金属酸化物の具体例としては、
SiO , Al O , MgO, TiO , ZnOがあげられる。金属窒化物の具体例としては、 Si[0089] Specific examples of the soft metal include gold, silver, lead, zinc, tin, and indium. Specific examples of the polymer material include polytetrafluoroethylene (PTFE) and perfluoroalkoxy fluorine resin (PTA). Furthermore, as a specific example of the metal oxide, Examples thereof include SiO 2, Al 2 O 3, MgO, TiO 2 and ZnO. Specific examples of metal nitride include Si
2 2 3 2 32 2 3 2 3
N , ZrN, CrN, TiAINがあげられる。金属炭化物の具体例としては、 SiC, TiC,N, ZrN, CrN, TiAIN are examples. Specific examples of metal carbides include SiC, TiC,
4 Four
WCがあげられる。粘土鉱物の具体例としては、ベントナイト,スメクタイト,雲母があ げられる。固体潤滑剤の具体例としては、グラフアイト, BN, WS があげられる。 WC is given. Specific examples of clay minerals include bentonite, smectite, and mica. Specific examples of solid lubricants include graphite, BN, and WS.
2 2
[0090] 固体潤滑被膜の形成方法は特に限定されるものではないが、二硫ィ匕モリブデン, 有機モリブデンィ匕合物の微粒子を被処理面に衝突させる方法が好まし 、。このような 処理には、ショットピー-ング法,サンドブラス法等のような気体とともに微粒子を吹き 付ける方法や、遠心式投射法を用いることができる。 [0090] The method for forming the solid lubricant film is not particularly limited, but a method in which fine particles of disulfurium-molybdenum or organic molybdenum-molybdenum compound collide with the surface to be treated is preferable. For such treatment, a method of spraying fine particles together with a gas, such as a shot peening method or a sandblast method, or a centrifugal projection method can be used.
なお、ボール転動路 7内には、両ねじ溝 3a, 5aの溝面及びボール 9の表面を潤滑 するグリース(図示せず)が配されている。グリースの種類は特に限定されるものでは ないが、鉱物油,エステル系合成油,エーテル系合成油,炭化水素系合成油等を基 油として使用したグリースを例示することができる。グリースは、ィォゥ系極圧剤、硫黄 リン系極圧剤、及びィォゥとリンと亜鉛とを含む有機金属化合物系極圧剤等の添 加剤を含んでいてもよい。 In the ball rolling path 7, grease (not shown) for lubricating the groove surfaces of both screw grooves 3a and 5a and the surface of the ball 9 is disposed. The type of grease is not particularly limited, but examples include greases using mineral oil, ester-based synthetic oil, ether-based synthetic oil, hydrocarbon-based synthetic oil, or the like as a base oil. The grease may contain additives such as a thio-based extreme pressure agent, a sulfur-phosphorus-based extreme pressure agent, and an organometallic compound-based extreme pressure agent containing io, phosphorus and zinc.
[0091] また、ナット 7の両端には、プラスチック製のダストシール 19を配してもよい。そうす れば、異物が外部からナット 7内部に侵入することが防止される。 [0091] Plastic dust seals 19 may be disposed at both ends of the nut 7. This prevents foreign matter from entering the nut 7 from the outside.
さらに、図 2に示すように、隣接するボール 9の間にボール 9同士の接触を防ぐ保持 ピース 21を介在させてもよい。そうすれば、ボール 9同士の競り合いが解消されるの で、ボール 9の移動がより円滑に行われる。よって、ボール 9の循環性能やボールね じ 1の送り精度が優れ、騒音や振動の発生もより一層抑制される。保持ピース 21の材 質は特に限定されるものではないが、例えば、それ自体に潤滑作用を有するポリアミ ドゃフッ素榭脂、ある 、は潤滑油を含浸させたポリエチレン等である。 Further, as shown in FIG. 2, a holding piece 21 for preventing contact between the balls 9 may be interposed between the adjacent balls 9. Then, since the competition between the balls 9 is eliminated, the movement of the balls 9 is performed more smoothly. Therefore, the circulation performance of the ball 9 and the feeding accuracy of the ball screw 1 are excellent, and the generation of noise and vibration is further suppressed. The material of the holding piece 21 is not particularly limited. For example, a polyamide having a lubricating action on its own is a fluorine resin, or polyethylene impregnated with a lubricating oil.
[0092] [実施例 10〜13、比較例 8〜9] [0092] [Examples 10 to 13, Comparative Examples 8 to 9]
以下に、さらに具体的な実施例を示して、本発明を説明する。前述したボールねじ 1とほぼ同様の構成を有する日本精ェ株式会社製のボールねじ BS6316— 10. 5 ( 呼び: 63 X 16 X 300— Ct7)を、日本精工株式会社製のボールねじ耐久試験機に 装着して、耐久試験を行った。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to more specific examples. The ball screw BS6316—10.5 (Nominal: 63 X 16 X 300—Ct7) manufactured by NIPPON SEI CO., LTD. Having the same configuration as the ball screw 1 described above, A durability test was conducted.
このボールねじの仕様は、以下の通りである。
•ねじ軸の直径: 63mm The specifications of this ball screw are as follows. • Screw shaft diameter: 63mm
•リ ~~ド :16mm • Li ~~ do: 16mm
'ボーノレの直径: 12. 7mm 'Bonore diameter: 12.7mm
•回路数 :3. 5卷 X 3列 • Number of circuits: 3.5 卷 X 3 rows
'軸方向の荷重: 300kN 'Axial load: 300kN
'こじりモーメント荷重: 4. 2kN-m 'Crushing moment load: 4.2 kN-m
'保持ピース :あり 'Holding piece: Yes
耐久試験に供した実施例 10〜13及び比較例 8, 9のボールねじは、チューブの材 質と固体潤滑被膜の種類とが異なっている (表 4を参照)。なお、ボールねじの潤滑 は、リューべ株式会社製の YS2グリースを自動給脂装置で自動供給することにより行 つた o The ball screws of Examples 10 to 13 and Comparative Examples 8 and 9 subjected to the durability test differed in the tube material and the type of solid lubricant film (see Table 4). The ball screw was lubricated by automatically supplying YS2 grease from Lube Co., Ltd. with an automatic lubricator.
[0093] [表 4] [0093] [Table 4]
* ) 金属プレス加工品 *) Metal stamping products
[0094] 次に、ボールねじの耐久試験について説明する。ボールねじを、 日本精ェ株式会 社製のボールねじ耐久寿命試験機に装着して回転させ、ねじ軸のねじ溝,ナットの ねじ溝,若しくはボールに剥離が生じる力、又は、ボールの循環不良によるボールね じの機能不全が生じるまでの走行距離をボールねじの寿命とした。試験結果を表 4に 示す。なお、表 4における寿命の値は、一般的なボールねじである比較例 1のボール ねじの寿命を 1とした場合の相対値で示してある。 Next, the ball screw durability test will be described. The ball screw is mounted on a ball screw endurance tester manufactured by Nippon Seige Co., Ltd. and rotated to rotate the screw shaft thread groove, nut thread groove or ball, or ball circulation failure. The distance traveled until the ball screw malfunctions due to was taken as the life of the ball screw. Table 4 shows the test results. The life values in Table 4 are relative values when the life of the ball screw of Comparative Example 1, which is a general ball screw, is 1.
[0095] 表 4から分かるように、実施例 10〜13のボールねじは、チューブの内面に固体潤 滑被膜が被覆されていない比較例 8, 9のボールねじと比べて長寿命であった。なお 、実施例 10, 12, 13のボールねじは、ねじ軸のねじ溝に剥離が生じ、実施例 11のボ
ールねじは、ナットのねじ溝に剥離が生じた。 [0095] As can be seen from Table 4, the ball screws of Examples 10 to 13 had a longer life than the ball screws of Comparative Examples 8 and 9 in which the inner surface of the tube was not coated with a solid lubricant film. The ball screws of Examples 10, 12, and 13 were peeled off in the thread groove of the screw shaft, and the ball screw of Example 11 As for the screw screw, peeling occurred in the thread groove of the nut.
また、比較例 8のボールねじは、チューブの内面が摩耗し、ボールの循環不良によ るボールねじの機能不全が生じた。さらに、比較例 9のボールねじは、チューブの内 面が剥離し、ボールの循環不良によるボールねじの機能不全が生じた。 Further, in the ball screw of Comparative Example 8, the inner surface of the tube was worn, resulting in malfunction of the ball screw due to poor circulation of the ball. Further, in the ball screw of Comparative Example 9, the inner surface of the tube was peeled off, resulting in malfunction of the ball screw due to poor circulation of the ball.
なお、実施例では、 RZD比について、特に雄ねじ溝と雌ねじ溝を別の値としてい ないが、雄ねじ溝の RZDを 52%とした時、雌ねじ溝はボール転動方向についてボ ールと同一方向の曲面であることより、 RZD54%で雄ねじ溝と近似した接触応力と なる。(この差はボール径などにより異なる。)これより、雌ねじ溝の RZDは雄ねじ溝 より大きくしても問題ない。 In the examples, the RZD ratio is not set to different values for the male screw groove and female screw groove. Because of this curved surface, the contact stress approximated to the male thread groove is RZD54%. (This difference varies depending on the ball diameter, etc.) Thus, there is no problem even if the RZD of the female thread groove is larger than that of the male thread groove.
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。 Although the invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
本出願は、 2005年 3月 25日出願の日本出願(特願 2005-88323)、 2005年 3月 25日出 願の日本出願(特願 2005-88324)、 2005年 3月 28日出願の日本出願(特願 2005-923 75)、 2006年 1月 19日出願の日本出願(特願 2006-11765)、に基くものであり、その内 容はここに参照として取り込まれる。 This application consists of a Japanese application filed on March 25, 2005 (Japanese Patent Application 2005-88323), a Japanese application filed on March 25, 2005 (Japanese Patent Application 2005-88324), and a Japanese application filed on March 28, 2005. This is based on the application (Japanese Patent Application 2005-923 75) and the Japanese application filed on January 19, 2006 (Japanese Patent Application 2006-11765), the contents of which are incorporated herein by reference.
産業上の利用可能性 Industrial applicability
本発明のボールねじは、例えばァクチユエータに好適であり、特に、電動射出成形 機やプレス機械等のァクチユエータのような、比較的大型で且つ高荷重が負荷され る用途に好適である。 The ball screw of the present invention is suitable for an actuator, for example, and is particularly suitable for applications that are relatively large and subject to a high load such as an actuator such as an electric injection molding machine or a press machine.
従来のボールねじでは、滑りの悪影響の観点から、溝 R比の下限値は 52%程度で あつたが、 MoS被膜をボールに施すことにより、接線力を抑えることができ、 51. 5% In conventional ball screws, the lower limit of the groove R ratio was about 52% from the viewpoint of adverse effects of slipping, but by applying MoS coating to the ball, the tangential force can be suppressed, and 51.5%
2 2
程度の溝 Rとしても滑りの悪影響による早期損傷を防ぐことができる。溝 Rを小さくする ことにより、面圧の低減から、負荷容量のアップを図ることができ、高負荷ボールねじ の長寿命化が可能となる。
Even the degree of groove R can prevent early damage due to the adverse effects of slipping. By reducing the groove R, the surface pressure can be reduced, the load capacity can be increased, and the life of the high-load ball screw can be extended.